毕业论文关于油井清防蜡技术的研究

毕业论文关于油井清防蜡技术的研究内容摘要：

EVA 固 体防蜡棒 等。 优点为化学防蜡具有成本低、安全、有效作用时间和距离长，防蜡的同时又降凝、降粘，一点加入，全程 (举升和集输 )系统综合受益，整体效益高。 但是，化学防蜡仅在连续定量力口药时才能取得最佳效果。 实践证明，用上述方法产生的热化学清蜡，不但不经济，而且效率也低。 因此，很少单独用此清蜡，常与热酸处理联合使用。 3． 3 表面解、防蜡技术 (油管内衬和涂层防蜡 )主要包括玻璃衬里油管防蜡和涂料衬里油管，适用于自喷井．这类方法的防蜡作用主要 是创造不利于石蜡沉积的条件，如提高表面的光滑度，改善表面的润湿性，使其亲水憎油，或提高井筒流体的流速，具体的方法主要是： 3． 3． 1 油管内部内衬玻璃衬里，具有亲水憎油、表面光滑的防蜡作用，特别是油井含水后油管内壁先被水润湿，油中析出的蜡就不容易附着在管壁上，同时内壁表面光滑，使析出的蜡不易粘附，比较容易被油流冲走，运输和起下油管要求的条件苛刻，因此一般在白喷井和气举井上使用。 矿场使用时要加强性能检验，一般做如下四方面性能检验。 1)溶蚀量检验：浸泡 48 小时， 40 度恒温下酸失量小于 O． 9 5 克每平方厘米，碱失 量小于 O． 002 克每平方厘米。 2)耐冷热急便性能检验：要求由零下 40℃立即升温到 1 20℃或由 l 20℃聚冷到零下 40℃，油管内衬不爆炸。 3)机械强度检验：拉伸 2800N，扭力 11 76N／ M 耐压 20MPa，油管内衬不炸裂。 4)抗冲击检验：油管从距柏油地面 1． 4 米处自由下落，油管内衬不炸裂。 以上检验均合格后，方能下经使用。 3． 3． 2 涂料油管： 就是在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水强的物质，其防蜡原理与玻璃衬里油管相似。 最早使用的是普通清漆，但由于其在管壁上黏合强度低，效果差而逐渐被淘汰。 目前应用 最多的是聚氨基甲酸脂。 涂料油管有一定的防蜡效果，特别是新油管便于清洗，涂层质量高， 防蜡效果较好，使用一段时间后，由于表面清除不净，以及石油中活性物质可使管壁表面性质发生变 化而失去防蜡效果。 3． 4 强磁防蜡技术 永磁技术应用于石油工业防蜡，始于 1 966 年，前苏联 A．季霍若夫和 B．米亚格科夫发现磁化处理不仅减低盐类结垢物的生成，而且减少了沥青及石蜡沉积物的生成。 卡甘经过认真研究后确认，电磁场作用于含蜡煤油后，石蜡的析蜡点大幅度降低。 由于当时制造磁性材料的水平限制，应用推广较困难，直到 1 98 3 年第三代稀 土永久磁性钕铁硼的出现，磁技术在石油工业领域中的应用才有较快的发展。 90 年代初，中科院金属所、化学所、物理所以及大庆油田联合攻关，在理论上取得了一些初步的认识，主要有，正构烷烃经磁场处理好后，粘度降低 50％左右，凝固点降低 2～ 7℃，析蜡点下降 l～ 3℃。 试验证明经磁处理后结论的空隙较多，、比较松散，油流冲刷易于清除，在常温常压条件下磁效应应保持时间约为 48 小时。 磁防蜡技术机理的初步认识主要有： (1)磁至胶体效应。 原油经过磁化处理后，使本来没有磁矩的反磁性物质 —— 石蜡，在磁场作用下，其分子形成电 子环流 (即电子的轨道运动发生了改变 )，在环流中产生了感应磁场，即诱导磁矩，干扰和破坏了石蜡分子之间中瞬间级的取向，使蜡分子在磁场作用下定向排列，作有序流动，克服了石蜡分之间的作用力，使其不能按结晶的要求形成石蜡晶体。 对于已形成蜡晶的微粒通过磁场后，消弱了石蜡分子结晶时的粘附力，抑制石蜡晶核的生成，阻止了石蜡晶体的生长与聚集，而且析出的蜡粒子细小而松散 (粒子的尺寸小到胶体范围 )。 另外，在有相变趋势的原油中，磁场的作用促进了相变的发生，磁场通过对带电粒子的作用，使纳米至微米这个尺寸度内颗粒，表面形成双层电层，使粒子成亚稳状态，比较稳定的形式存在，不易聚散，并且有“记忆 效应，前述一般不超过 48 小时是指在常温压条件下。 而在井筒条件下，“记忆 效应有可能短的多，据实际资料统计，目前生产的磁防蜡器的有效距离只有 300～ l 000M (2)氢键异变。 对于那些能够在分子间或分子内产生氢键的而言，氢键很大程度上抑制着其相互作用的大小和性质。 凡是具有急性原子的物质对磁场的作用都比较敏感。 当磁场强度比较弱时，不足以打段氢键，但它可以使其加点字发生新的取向，造成缔和分子间新的排列组合，这样就产生了改变氢键形态的可能性，使 其发生弯曲、扭转，改变其键角或键的强度。 因为磁场作用很弱，所以发生绕道的程度与磁场强度、磁场的方向、磁场梯度、磁处理时的流速 (即作用时间 )，均有密切关系。 对不同碳数的石蜡而言，碳数越高要求的磁场强度、磁场方向、磁场梯度越强，磁处理时间越长。 (3)“内晶核 原理 依靠磁场作用改变晶核的形成过程，使晶体凝聚成大而松散的颗粒，易于被液流带走减少蜡的沉积。 磁防蜡器主要有电磁式和永磁式两大类。 在油井应用中，无论是自喷井或抽油井，由于电磁式装置操作比较复杂，投资高，耗能高，因而很少采用。 永磁式防蜡器是采用由永磁体构成 磁场方式，不需电源等附属设备，安装使用方便，我国主要使用永磁式防蜡器。 永磁式防蜡器又分为外磁式和内磁式两种，每种又以其连接方式、使用温度和磁场强度不同而自成系列。 内磁式防蜡器有梯度磁场型和加中心型。 外磁式防蜡器，目前只有一种一种形式，内外径相同，其差别只是长度不同，因而磁感应强度各异，且极限载荷也有所差异。 外磁式防蜡器结构轻巧，可直接卡装在输油管的外围，与铁管形成闭合磁路，使磁化区域内的铁管毕达到磁饱和后，在管内形成与流体方向一直的磁场，当介质通过磁化区域时产生旋进，提高了切割次数，而且有利于分子 磁化。 为了提高防蜡效果，通常在抽油杆还要加上一种特制的磁防蜡器与油管上安装的内磁式或外磁式防蜡器配合使用。 1)常用的磁防蜡器有三种 (1)固定式：可用于抽油井和自喷井。 施工时连接在油管柱上，下入井内， (2)投劳式：用于自喷井。 井内下人工作筒，将其投入井内，坐在工作筒上，使油流全部通过磁防蜡器。 (3)杆式：接在抽油杆上下入井内，与固定式配套使用。 (4)油嘴磁防蜡器：是专用于油嘴和出油管线防蜡器。 2)影响磁防蜡器应用效果的各种因素基于目前的认识与实践，影响磁防蜡器应用效果的因素很多，其主要影响因素有： (1)井内流体 速度。 抗磁物质通过磁场内的速度是决定磁化效率及随后的去磁计划恢复到初始状态所需时间的重要因素。 当然不同炭数的蜡所需的处理时间业不同，在使用磁技术防蜡时应当使抗磁质达到足够的磁化程度，并在维持极化状态下尽可能快的通过管线或设备的结蜡部位，大量实践证明，中低产量井磁防蜡效果较好，高产井较差。 从机理分析，应当是抗磁物质处理时间不不够，要针对不同蜡性和不同产量的油井，加大磁场强度或延长磁处理时间有可能突破上述界限。 (2)磁场强度与原油及蜡的性质。 磁化器的磁场强度是决定磁化效果的重要因素，不同的原油及蜡的组成，必 然要求不同的磁场强度，磁程磁形，只有匹配的好，才能获得最优的防蜡效果。 总体来说，蜡的炭数越高，要求的磁场强度越高，磁化时间越长，可以采用串联磁化器或多极磁化器的办法来补不足。 (3)油井含水量和环境温度的影响 使用磁防蜡器的油井以中低含水油井效果较好，一般含水最好不超过60％使用温度要低于磁防蜡器的铭牌温度，否则磁场强度将大幅度下降。 3． 5 化学药剂清防蜡技术 用化学药剂对油井进行清蜡和防蜡是目前油田应用比较广泛的一种清防蜡技术，这是因为用化学药剂进行清防蜡， 通常是将药剂从环形空间加入，不影响油井正常生产和其它作业，除可以起到清防蜡效果外，使用某些药剂还可以收到降凝、降粘和解堵的效果。 化学清防蜡剂有油溶型、水溶型和乳液型三种液体清防蜡剂，此外，还有一种固 体防蜡剂。 原油中蜡的正构烷烃的熔点随蜡的碳数增高而上升。 实际上，原油中的蜡不是单一纯净的化合物，而是多种化合物的混合物。 它们相互混合在一起，会导致各个纯净化合物的熔点有不同的降低。 随着油井中原油向井口流动，其温度不断减低，熔点比较高的高碳数蜡会首先结晶出蜡，形成结晶中心，随后其它碳数的蜡也会不断结晶析出，这是 不可改变的自然规律。 因此化学防蜡不是抑制蜡晶析出，而是改变蜡晶结构，使其不形成大块蜡团并使其不沉积在管壁上。 解决蜡沉积的办法有两中： (1)使用一种 (或多种 ) 物质能在金属 表面形成一层极 性膜以影响金属表面的润湿性。 (2)加入一种 (或多种 )物质使其改变蜡晶结构或是蜡晶处于分散状态，彼此不互相叠加，而悬浮于原油中。 这类物质就是通常所说的蜡晶改进剂和蜡晶分散剂。 第一种化学药剂对抑制蜡晶的增长十分有效。 如胶质和沥青质达到一定浓度后，原油中析出的蜡晶则以离散的颗粒存在，彼此聚集在一起的趋势非常小。 研究表明，原 油除去胶质和沥青质后或原油中胶质和沥青质的含量很低时，原油中蜡晶会很快增长，即使原油中的蜡含量很低，油井结蜡也会十分严重。 第二中类型的化学剂时它能够与蜡晶结合在一起而干扰蜡晶生长。 这类化学剂最典型的代表就是乙烯一醋酸乙烯酯聚合物 (EVA)。 这类化合物通常与蜡形成共晶体而阻碍蜡晶的相互结合和聚集。 EVA作为防蜡剂中的蜡晶改进剂对原油具有强烈的针对性，在选用时一定要注意 EVA 中亲油碳链的碳数要与原油中的蜡晶平均碳数接近，且碳数分布也应基本一致，才能收到最好的结果。 第三种类型的化学剂通常是破坏蜡分子束的形成 ，从而防止晶核的形成，当然也就改进了蜡晶的结够，防止了原油中蜡的叠加和沉积。 聚乙烯就是蜡晶改进剂的典型代表。 清蜡剂的作用过程是将以沉积的蜡溶解或小颗粒悬浮状态而随油 井液流流出油井，这涉及到渗透、溶解和分散过程。 其作用机理根据不同的清蜡剂类型会有所不同。 3． 5． 1 油溶性清、防蜡剂 油溶性清、防蜡剂其作用一清蜡为主，现场使用的油溶性清、防蜡剂配方很多，主要由有机溶剂、表面活性剂和少量聚合物组成。 其中有机溶剂主要是将沉积在管壁上的蜡溶解，加入表面活性剂的目的是帮助有机溶剂沿沉积蜡中的缝隙和蜡与管壁的缝隙渗入进 去以增加接触面，提高溶解速度，并促进沉积在管壁表面上的蜡与管壁表面脱落，是之随油流带出油井。 部分油溶性清、防蜡剂加入高分子聚合物的目的是希望聚合物与原油中首先析出的蜡晶析出共晶体。 由于所加入的聚合物具有特殊结构，分子中具有亲油基团，同时业具有亲水基团与蜡共晶，而亲水基团则伸展在外，阻碍其后析出的蜡与之结合成三维网目结构，从而达到降粘降凝的目的，业阻碍蜡的沉积并受 到一定的防蜡效果。 油溶性清防蜡剂的优点： (1)对原油适应性强： (2)溶蜡速度快，加入油井后见效快； (3)产品凝固点低，在冬季使用业很方便‘。 其缺点是： (1)相对密度小，对含水高的油井不太合适； (2)燃点低，易着火，使用时必须有严格防火措施。 3． 5． 2 水溶清蜡剂 水溶性清防蜡剂是由水和多种表面活性剂组成。 现场使用的配方是根据个油田原油性质、结蜡条件不同而筛选出来的，但是，万变不离其宗，都是在水中加入表面活性剂，常用的有磺酸盐型、季氨盐型、平平加型、聚醚型 4 大类，这种清、防蜡剂可以起到综合效应。 其中，表面活性剂起到润湿反转作用时结蜡表面反转为亲水性表面，表面活性剂被吸附在油管表面上有利于石蜡从表面脱落，不利于蜡在表面上沉积，从而起到防蜡效果。 表面活性剂的渗透性能帮助清、防蜡剂渗入松散结构的蜡晶缝隙里，使蜡分子之间的结合力减弱，从而导致蜡晶蜡晶拆散而分散于油流中。 水溶型清、防蜡剂的优点是： (1)相对密度大，对高含水油井应用效果较好： (2)使用安全，无着火危险。 其缺点是： (1)加入油井见效速度较慢； (2)虽然现在水基清、防蜡剂的凝固点可以达到一 20。 C～一 30。 C，但在严寒的冬季使用，其流动性仍然有待改进。 配制水基清、防蜡剂常用的有烷基酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、 2 一烷基一 N 一氨乙基咪唑啉盐酸盐、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸 梅等 3． 5． 3 乳液型清、防蜡剂 乳液型清、防蜡剂是将油溶型清、防蜡剂加入水和乳化剂及稳定剂后形成水包油乳状液，这种乳状液加入油井后，在井底温度下进行破乳而释放出对蜡具有良好溶解性能的有机溶剂和油溶性表面活性剂，从而起到清蜡和防蜡的双重效果。 乳液型清、防蜡剂具有油溶型清、防蜡剂溶蜡速度的优点，由于这种清、防蜡剂其乳液的外相是水，因而又像水溶型清、防蜡剂那样使用安全，不易着火且相对密度较大，但这种清防蜡剂的缺点是在制备和储存时必须稳定，而达到井底后在井底温度下必须立即破乳，这就对乳化剂的选择和对井底 破乳温度有着严格的要求，制备和使用时间条件要求较高，否则就起不到清防蜡作用。 制备乳液型清防蜡剂常用的乳化剂为 OP 型表面活性剂，以及油酸、亚油酸和树脂酸的复合酯于三乙醇胺的混合物。 3。