物理清防蜡技术的研究现状分析

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声波防蜡和超声波清防蜡等,物理清防蜡技术具有多学科特点,对广大清防蜡工作者有更高的要求。

Abstract: The distinct clearing away the wax physically technology were introduced, mainlyincluded the oil tube lined with stuff and coatingwax removal、superconducting hot wax removal、clearing away the wax unit、electrothermal wax removal、electromagnetics wax removal sound removal and ultrasound removal and so on, clearing away the wax physically technology contained multi-disciplinary characteristics, had more request with immensity the wax removal technicist.

关键词:清防蜡;电热杆;电磁;声波;超声波

Key words: the wax removal;electrical heating rod;electromagnetism;sound;ultrasound

中图分类号:O59文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0153-02

0引言

我国大部分原油含蜡量高(>20%,有的甚至高达40%),原油中的蜡在地层条件下通常以液态形式存在,在开采过程中,随着温度和压力的下降,原油溶蜡能力降低,蜡开始结晶析出在井壁周围和生产套管内,对储层造成伤害,油井结蜡严重影响油井的正常生产[1]。因此,原油的清防蜡工作是保证含蜡原油正常生产的一项重要措施。现在的清防蜡措施主要分为物理清防蜡和化学清防蜡两种,物理清防蜡分为油管内衬和涂层防蜡、机械刮蜡、电热杆清防蜡、热洗、电磁防蜡和声波清防蜡等,本文分析了物理清防蜡技术的现状及其特点。

1油管内衬和涂层清防蜡[2]

油管内衬和涂层防蜡可提高管壁的光滑度,改善表面润湿性(达到亲水憎油),使蜡不易沉积,从而达到防蜡的目的。应用较多的是玻璃衬里油管及涂料油管。玻璃衬里油管是在油管内壁衬上由SiO2、Na2O、CaO、A12O3、B2O3等氧化物烧结而成的玻璃衬里,其玻璃表面十分光滑且具有亲水憎油特性,同时也具有良好的隔热性能。涂料油管是在油管内壁涂一层固化后表面光滑且亲水性强的物质,目前应用较多的是聚氨基甲酸酯类的涂料。

涂料油管不耐磨,不适用于有杆泵和螺杆泵抽油井,主要用于自喷井和连续气举井防蜡。并且由于成本高,玻璃内衬容易刮掉造成管壁不好修复,再是偏磨刮掉的碎片等易使凡尔关不严致泵漏。

2超导热洗清防蜡[3]

2.1 工作原理超导热洗车以抽油泵抽抽汲形成的泵压为系统循环动了,以井下液体为循环介质,介质经循环管路进入清蜡装置,被清蜡装置的超导加热器加热后,进入油套环空,经油管采出进入清蜡装置继续加入,再进入油套环空。如此往复循环使井筒温度不断升高,高温介质将杆管上的积蜡逐渐融化,并随环空介质排到生产管线内,从而实现热洗清蜡的目的。

2.2 超导热洗车的优点热洗温度高,融蜡效果好,没有地层污染,产量影响小,安全环保,环境污染小,现场操作简单,所需人员少。

2.3 超导热洗车的不足超导热洗车本身不具备对外提供动力功能,对井下抽油泵的工作状况要求高;超导热洗车热洗时,在产液量和含水方面具有一定局限性,而水泥车热洗不受产液量和含水的影响。

3机械刮蜡[4]

3.1 工作原理抽油井机械式自动清蜡装置在正常工作时,步进簧夹紧抽油杆柱,传递抽油杆柱的运动力,迫使清蜡装置运行。换向楔齿向油管壁,使清蜡装置作单向运动,直至换向器的扩腔中才直立起来,尔后进行换向向反方向运动。当清蜡装置的主体运动到抽油杆接头处时,抽油杆接箍的“楔形构造”迫使步进簧张开通过。清蜡器主体运动时,刀口部位刮除油管内壁上附着的蜡质成分;而当清蜡器主体停止时,抽油杆柱在步进簧中滑行,刮除抽油杆柱上的蜡质。清蜡装置随着抽油杆柱的运动而连续运行于上下换向器之间的结蜡区段。

3.2 特点与其他的油井清蜡方式相比,管理方便,操作简单,不污染油层,不影响产量。可减少油井清蜡工作量,降低工人的劳动强度。但结蜡区间内必须保持直径段,最大井斜不得超过7°,清蜡主体运动困难。

4电热杆清防蜡[5]

4.1 清蜡原理电热杆采油技术主要是利用电加热原理,将电缆通过空心抽油杆下到井下,接通电源后,利用井中的电缆加热抽油杆,进而加热油管内的原油,这样既可以溶解掉抽油杆上的蜡起到清防蜡作用,又可以使井筒内原油温度保持在凝固点和析蜡点以上。这样就从根本上解决了结蜡问题,结束了加药防蜡和洗井清蜡的历史,又杜绝了洗井对地层所造成的污染,保护了油层。停电造成的卡泵问题也迎刃而解了,等来电后,先加热使井筒内的凝油熔化后再启抽开井,就不会因原油凝固而卡泵了,也就不存在洗井或检泵解卡了。

4.2 电热杆特点加热温度高,可达到100℃,且加热温度可通过控制加热时间人为地自由控制;作业维修方便,与普通检泵井相比,只多了起下电缆的工序;容易掌握,使用方便,只需根据加热周期和加热温度及时送电、断电即可;选井条件宽,只对井斜有要求,如斜匿过大,空心杆磨损严重,则寿命短。

5电磁清防蜡[6]

5.1 清蜡原理原油经过两级磁处理的效果。可以分为两个阶段:第一阶段是原油的一级磁处理的效果;第二阶段即磁化原油再次经过磁处理时,晶核及未结晶的石蜡分子同时受到磁化效应的抑制。不仅延缓了蜡晶的聚集,而且也抑制了新的蜡晶析出,油管结蜡量减少,沉积蜡为软蜡,也可以认为硬蜡段被移出井筒。原油经过两级磁处理后,石蜡中的重组分的结晶过程受到抑制,即晶核的生成与晶核的生长受到抑制,使沉积蜡中重组份的含量减少,蜡质变软。石蜡中含量较多的轻组份在受到两次磁场力的作用后,它们在重组份晶核表面的沉积即晶核的长大聚集过程进一步受到抑制,管壁沉积蜡减少。这样少量的软蜡在管壁的粘附能力较弱,易被油流携带。

5.2 清蜡特点磁防蜡器工艺简单,安装维护方便,投资少,效益高,降低能耗等特点,大大减轻了劳动强度。但磁防蜡器的结构参数受原油的组成、物化性质、水淹程度、流动方向、油管压力、产量、开采运输方式等诸多因素影响,这就必然增加了选择的难度。

6声波防蜡[7]

6.1 防蜡原理声波防蜡技术的基本作用原理与声波相同。首先是机械作用,由声波发生器产生的声波以较高频率产生剧烈机械振动,振动作用于含蜡原油而产生搅拌、分散、冲击破碎等次级效应,原油中的胶质、沥青质与蜡晶均匀分布,从而减少了蜡晶相互结合的几率,同时剧烈的振动而产生的力学效应使流体质点动能增加而产生较大的剪切应力,从而减弱蜡晶之间的结合力,导致蜡晶的网状结构破坏,流动性改变,具体体现在降低析蜡温度并大幅度降低原油的粘度和流动阻力。所以机械作用是声波防蜡主要作用之一。第二是空化作用,在声波场中可以降低空化阈和空化产生的条件,使空化现象更容易发生,空化作用常常产生局部的高温高压的能量爆发,由此产生的破坏力是巨大的,因此这种作用对改变流体结构也起到不可忽视的作用。其次是声波的热作用,但热作用的大小与声波振动的频率及振动幅度有关,在频率不高时,这种作用就较弱。

6.2 声波防蜡特点声波防蜡技术是一种新型高效低成本的先进技术,应用后防蜡效果好,有效期长,可降低抽油机电能消耗,延长洗井及检泵周期,且相当部分油井的产液量和产油量增加,是一种值得大面积推广的实用技术。声波防蜡器的使用寿命问题已基本解决。目前,该技术存在以下几个问题:①由于声波防蜡器喷嘴尺寸较小,井下落物有时易堵塞流道,应配用割缝筛管或加滤网防止落物进入油管内;②由于声波防蜡器的结构所限,在抽油井上应用时只能接在泵下,不易串联多级使用,因此对井温梯度变化大的油井不能从根本上解决结蜡问题,仅起到使结蜡点上移和延长洗井周期的作用,若接在抽油杆上,可更有效地解决油井防蜡问题;③该技术适用于含蜡油井及粘度2000mPa・S以下的稠油井,且不受含水的影响,应根据油井产液量选择防蜡器的型号。

7超声波清防蜡[8]

7.1 防蜡原理在强超声波的作用下,原油中会产生空化现象,即当超声波的强度足够大时,流体内会产生空穴和气泡,当其破裂时,会在局部产生高温、高压(压强可达十几个大气压,温度可达万度以上),超声空化可使石蜡在未凝结成固相前就被分散成极细的颗粒而悬浮在油液中,以致无法形成固相石蜡结晶,从而降低了熔化温度。

7.2 防蜡特点作用迅速,增产效果明显;不会对油井产生污染,不会损坏油层;设备费用相对较低,施工工艺简单,成本低,效益高;可与其他增产方法结合使用,优势互补,适用范围广。

8结论

物理清防蜡技术经过了一个漫长而曲折的发展过程,由以前单一的热洗清防蜡技术发展到现在的超声波清防蜡技术,清防蜡技术已向多学科多专业发展,对我们广大的清防蜡工作者提出了更高的要求。

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