清蠟

清蠟是指將粘附在油井管壁、深井泵、抽油桿等設備上的蠟清除掉的工藝方法。

在原油生產過程中，由於溫度壓力的降低以及輕烴逸出，溶解在原油中的蠟會以晶體形式析出並吸附在油管壁、套管壁、抽油泵，以及其他採油設備上，甚至在油層部位都會形成蠟的沉積，必需採取一定的措施將沉積的蠟清除掉。

基本介紹

• 中文名：清蠟
• 外文名：paraflqn removal
• 學科：石油與天然氣地質學
• 釋義：清除油井結蠟堵塞的措施
• 方法：機械清蠟、熱力清蠟等
• 結蠟危害：影響油井正常運行

結蠟原因

油井結蠟有兩個過程，先是蠟從油中析出，然後聚集、粘附在油管壁上。原來溶解在石油中的蠟，在開採過程中凝析出來是由於石油對蠟的溶解能力下降所致。一定量的石油，當其組成成分、溫度、壓力不變時，其溶解力也一定，能夠溶解一定量的石蠟。當石油組份、溫度、壓力發生變化，使其溶解力下降時，將有一部分蠟從油中析出。下面討論影響油井結蠟的因素。

1）石油的組份

在同一溫度條件下，輕質油對蠟的溶解力大於重質油的溶解力，原油中所含輕質餾分愈多，蠟的結晶溫度愈低，即蠟不析出，保持溶解狀態的蠟量就愈多。任何一種石油對蠟的溶解量隨著溫度的下降而減少。因此，在高溫時，溶解的蠟量，在溫度下降時有一部分要凝析出來。在同一含蠟量下，重油的蠟結晶溫度高於輕質油的蠟結晶溫度，可見輕質組份少的石油，蠟容易凝析出來。

2）壓力和溶解氣

在壓力高於飽和壓力的條件下，壓力降低時原油不會脫氣，蠟的初始結晶溫度隨壓力的降低而降低。在壓力低於飽和壓力的條件下，由於壓力降低時油中的氣體不斷分離出來，降低了對蠟的溶解能力，因而使初始結晶溫度升高，壓力愈低，分離的氣體愈多，結晶溫度增加得愈高，這是由於初期分出的是輕

組份氣體甲烷、乙烷等，後期分出的是丁烷等重組份氣體，後者對蠟的溶解力的影響較大，因而使結晶溫度明顯增高。此外，溶解氣從油中分出時還要膨脹吸熱，促使油流溫度降低，有利於蠟晶體析出。

3）原油中的膠質和瀝青質

試驗結果表明，隨著石油中膠質含量的增加，可使結晶溫度降低。因為膠質為表面活性物質，可吸附於使蠟結晶表面上來阻止結晶的發展，瀝青是膠質的進一步聚合物，它不溶於油，而是以極小的微粒分散在油中，對使蠟結晶體起分散作用。顯微鏡的觀察發現，由於膠質、瀝青的存在，使蠟晶體在油中分散得比較均勻，不易聚集結蠟。但是，當沉積在管壁的蠟中含有膠質、瀝青質時將形成硬蠟，不易被油流沖走。

4）原油中的機械雜質

油中的細小砂粒和機械雜質將成為石蠟析出的結晶核心，使蠟晶體易於聚結長大，加速了結蠟的過程。油中含水量增高時，由於水的熱容量大於油，可減少液流溫度的降低，另外由於含水量的增加，容易在油管壁形成連續水膜，石蠟不易沉積在管壁上。因此，隨著油井含水的增加，結蠟程度有所減輕。但是含水量低時結蠟就比較嚴重，因為水中鹽類析出沉積於管壁，有利於蠟晶體的聚集。

5）液流速度、管子表面粗糙程度和表面性質

油井生產實際表明，高產井結蠟沒有低產井嚴重，因為高產井的壓力高，初始結晶溫度低，同時液流速度大，井筒中熱損失小，油流溫度較高蠟不易析出，即使油蠟晶體析出也被高速油流帶走不易沉積在管壁上。如管壁粗糙，蠟晶體容易粘附在上面形成結蠟，反之不容易結蠟。管壁表面親水性愈強，愈不容易結蠟，反之，容易結蠟。

結蠟過程

1、當溫度降至析蠟點以下時，蠟以結晶形式從原油中析出；

2、溫度、壓力繼續降低，氣體析出，結晶析出的蠟聚集長大形成蠟晶體；

3.晶體沉積於管道和設備等的表面上。

原油對蠟的溶解度隨溫度的降低而減小，當溫度降低到原油對蠟的溶解度小於原油的含蠟量的某一值時，原油中溶解的蠟便開始析出，蠟開析始出時的溫度稱為蠟的初始結晶溫度或析蠟點。

清蠟方法

油井的清防蠟方法很多，常用的清、防蠟方法包括機械法、化學法、物理法以及這幾種方法的綜合措施。不過由於原油的多組份複雜性，各個油田原油組成不同，因此防蠟方法也多種多樣。

機械清蠟

抽油井自動清蠟器，是藉助於抽油桿上下衝程運行實現自動清蠟，無需專人看管，不需採取其它任何清防蠟措施，每口井只安裝一套該型自動清蠟器就可達到保持油井穩產、高產之目的。

1、結構

如圖所示，主體（見圖）是該清蠟器的核心部件，主體兩端各有兩個步進簧，完成與抽油桿的動力轉換，並清除抽油桿積蠟；連刀體是主體的核心部件，將主體的各部件聯成一體，連刀體刀口完成對油管的刮蠟動作；換向齒完成主體與油管的動力轉換和主體與換向器的轉換功能；復位彈簧與換向齒相連，控制換向齒作單向運動。

2、工作原理

抽油井自動清蠟器的主體運動主要是依據機械原理中的爬行理論而工作。主體兩端的步進簧卡抱在抽油桿柱上，與抽油桿柱發生摩擦並清除桿柱積蠟，由摩擦力帶動主體運行；此時換向齒在復位彈簧的作用下，楔向油管，使主體單向運行，直到主體運行到換向器的擴腔中換向齒才直立，而後換向做反向運行；同時連刀體對油管內壁積蠟予以刮除。

在抽油桿柱向下運動時，主體隨抽油桿柱向下運動，而當抽油桿柱向上回程時，由於換向齒的單向作用，使主體與抽油桿柱發生相對滑動而保持主體原地不動，當抽油桿柱再次向下運行時，主體再次隨抽油桿柱一起向下運行一個衝程，這樣往復運動後，主體即可進入安裝在結蠟區下端的下換向器中。在下換向器中，主體隨抽油桿柱向下的運動被禁止且使主體上的換向齒換向，主體只隨抽油桿柱向上單向運動。當主體隨抽油桿柱步進到安裝在結蠟區上端的上換向器後，由於換向器的作用，主體再次發生換向動作，主體這樣往復換向，循環運行，即可達到清蠟除垢之目的。

熱力清蠟

熱力清蠟是利用熱力學能提高液流和沉積表面的溫度，熔化沉積於井筒中的蠟。根據提高溫度的方式不同可分為熱流體循環清蠟、電熱清蠟和熱化學清蠟三種方法。

1、熱流體循環清蠟法（熱洗清蠟）

熱流體循環清蠟法的熱載體是在地面加熱後的流體物質，如水或油等，通過熱流體在井筒中的循環傳熱給井筒流體，提高井筒流體的溫度，使得蠟沉積熔化後再溶於原油中，從而達到清蠟的目的。根據循環通道的不同，可分為開式熱流體循環、閉式熱流體循環、空心抽油桿開式熱流體循環和空心抽油桿閉式熱流體循環四種方式。

熱流體循環清蠟時，應選擇比熱容大、溶蠟能力強、經濟、來源廣泛的介質，一般採用原油、地層水、活性水、清水及蒸汽等。為了保證清蠟效果，介質必須具備足夠高的溫度。在清蠟過程中，介質的溫度應逐步提高，開始時溫度不宜太高，以免油管上部熔化的蠟塊流到下部，堵塞介質循環通道而造成失敗。另外，還應防止介質漏入油層造成堵塞。

2．電熱清蠟法

電熱清蠟法是把熱電纜隨油管下入井筒中或採用電加熱抽油桿，接通電源後，電纜或電熱桿放出熱量，提高液流和井筒設備的溫度，熔化沉積的石蠟，從而達到清防蠟的作用。

油管加熱技術是針對稠油井、高凝油井、結蠟油井生產中出現的難題，而研製的一種新型技術。它是利用正常生產油井中的油管做熱源體，將電能轉化為熱能，直接加熱井筒內的液體，解決了稠油、高凝油、結蠟井生產過程中舉升難的問題。

油管電熱清蠟技術採用集膚效應原理，當工頻交流電流流過鐵磁性材料鋼管時，由於集膚效應的作用，使鋼管的過電有效截面積減少，交流電阻抗顯著增大而發熱。

把油管和套管作為工頻電流的迴路，油管是外集膚加熱，套管是內集膚加熱。因套管直徑大於油管直徑，一般套管截面積是油管截面積的2.64倍，但二者的電阻率基本相同。油管上的電壓

降遠大於套管上的電壓降，因而系統產生的熱量大部分都集中在油管上，系統熱效高，熱能損失小，從而達到電熱清蠟的目的。

1）系統的組成

系統由電源變壓器、控制櫃、地面電纜、井口密封器、井下電纜、絕緣隔離管、油管、套管、油套管接觸器及油管扶正器等組成。

2）工作原理：

在油管加熱系統中，電源變壓器供給系統能量，電能由電源變壓器輸出，經控制櫃隔離調整後，將電能經地面電纜傳輸到密封器，由密封器經地下電纜將能量傳送到油管，再經油管下部的油套接觸器與套管連通，形成一個完整的迴路。由於油管本身具有阻抗，當電流流過油管時，油管將發熱，因此，本系統用油管做熱源體，將電能轉化為熱能，直接加熱井內的液體；絕緣隔離管連線上下油管，保證地面設施與地下帶電油管的絕緣安全；油管扶正器安裝於油管上，保證了油管與套管隔離，同時地面設施直接接地，確保了地面設施的安全。

3、熱化學清蠟法

化學清蠟就是用化學劑對油井進行清蠟，通常將一定量的藥劑從油套環空中加入或是通過空心抽油桿進行添加，這樣是為了不影響油井的正常運轉，藥劑根據性能的不同還會起到降凝、降粘、解堵的作用，化學劑不但能夠清蠟還能起到防蠟的作用。

利用化學反應產生的熱力學能來清除蠟堵，例如氫氧化鈉、鋁、鎂與鹽酸作用產生大量的熱力學能。

NaOH+HCl=NaCI+H₂O+99.5 kJ

Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑+462.8 kJ

2Al+6HCI=2A1C1₃+3H₂↑+529.2 kJ

一般認為，用這種方法產生熱力學能來清蠟很不經濟，且效率不高少單獨使用。它常與酸處理聯合使用，以作為油井的一種增產措施。

物理清蠟

1、聲波降粘防蠟技術

它是利用機械聲波裝置振動波場的作用，使進入油管原油減緩蠟晶析出的速度，從而減少油井洗井的熱洗次數，有效延長油井的熱洗周期。

液體在上下接頭間較高壓差作用下，以某一初始速度通過一次截面收縮，進入聲波發生腔，此時流體的流速比初始流速有較大提高。液體進入噴嘴的錐形收縮截面，獲得二次液流收縮，不斷地提高流速，在達到水力學管嘴入口時，已獲得了很高的流速，通過管嘴時，以高速噴射出噴嘴。形成水力射流。

該射流離開管嘴時，遇到了置於管嘴出口前一定距離的振動簧片，並在簧片刃口上形成強大的水擊振動。簧片在流體的連續激發下產生了一定頻率、振幅內的聲波振動。隨著流體連續不斷的作用，該簧片連續不斷地發生聲波。由流體射流使簧片產生水力機械式聲波，在流體及周圍介質內建立起振動波場，並沿流體向四周傳播。

2、永磁防蠟器

磁防蠟器呈圓桶狀，長度為450mm和350mm，直徑為60mm和42mm，質量為5kg～3kg，由不鏽鋼製成。它被固定在油管中，可以懸掛在鋼絲上，與機械刮蠟器或加重物一起工作。磁鐵對井中液流的處理方式為：當液流通過油管壁和油氣液流中的磁防蠟器之間的縫隙時，由於含金屬的微量雜質的物理化學改型，產生了大量的補充結晶核和瀝青膠質結蠟浮選攜帶物,它們在膠體的微量雜質上呈微小的放電氣泡。磁防蠟器的外殼設計使磁場效應強化了水力流動。

一般磁防蠟是將永磁材料製成強磁場防蠟器安裝在泵筒以下的油管上，原油通過防蠟器中心管，受到徑向磁場的磁化作用，改變了原油中蠟晶的理化性質，抑制蠟晶析出從而減少了油井結蠟。這樣就達到了防蠟的目的。

微生物清蠟

它是近年來發展的，在我國已逐步推廣套用的一種技術。用於清蠟的微生物主要有食蠟性微生物和食膠質和瀝青質性微生物。油井清蠟的微生物其形狀為長條螺旋狀體長度為1～4μm，寬度為0.1～0.3μm。該類微生物能降低原油凝固點和含蠟量，以石蠟為食物。微生物注入油井後，它主動向石蠟方向游去，獵取食物，使蠟和瀝青降解，微生物中的硫酸鹽還原菌的增殖，產生表面活性劑，降低油水界面張力，同時微生物中的產氣菌還可以生成溶於油的氣體，如CO₂、N₂、H₂，使原油膨脹降粘，由此達到清蠟的目的。