高凝油概况及化学清防蜡工艺现状.ppt
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1、高凝油概况及化学清防蜡工艺现状,内容提纲,高凝油概况常规清防蜡措施及其存在的问题 化学清防蜡剂的作用机理化学清防蜡剂的分类国内清防蜡工艺的应用情况 宗巴音高凝油清防蜡剂研究,高凝油概况,原油是由各种类型碳氢化合物组成的复杂混合物,主要由烷烃以及环状或芳香烃碳氢化合物组成,同时也存在硫和氮的化合物,从不同的构造和不同的地理位置产出的原油,这些化合物的数量是不同的,在大多数原油中,烷烃是主要的成分,高于C16的烷烃构成石蜡。,蒙古宗巴音高凝油碳数分布表,C16,高凝油概况,石蜡具有较高的凝固点,正是由于这个特性,当温度低于其凝固点时,它们在石油中趋于凝固,形成微晶体聚集,这些聚集物将不断增长并有规
2、律地产生沉积,这些沉积可能发生在油管、抽油杆或地面管线,这就是结蜡。,蒙古宗巴音高凝油凝点测试曲线,高凝油概况,油井在生产过程中结蜡严重会影响油井正常产液,甚至出现蜡卡管柱、蜡堵地面管线等现象,不仅要投入大量入力、物力、财力进行频繁的洗井、检泵作业,而且直接影响油井生产。(1)宗巴音404井1952年4月1日完钻,射孔段取芯和井壁取芯均见油侵。射孔不出油,分析认为因地层温度太低,低于原油凝固点,原油在地层中因蜡析出凝固导致不能出液。(2)宗巴音53井,1954年1月29日完钻,完钻深度700米。投产射孔568.35-679.7每米120孔,射开纯油层11层46米的有效厚度。投产初期日油2吨,到
3、1969年日产0.2吨,累产原油2514吨。原油凝固点25度,含水8.8%,地层温度29度。属于典型高凝油,因地层温度偏低,造成原油产量过低。,内容提纲,高凝油概况常规清防蜡措施及其存在的问题 化学清防蜡剂的作用机理化学清防蜡剂的分类国内清防蜡工艺的应用情况 宗巴音高凝油清防蜡剂研究,常规清防蜡措施及其存在的问题,油井结蜡过程分三个阶段,即析蜡阶段、蜡晶阶段和沉积阶段,将结蜡过程控制在任何阶段都可达到防蜡目的。防蜡方法主要经历了机械防蜡、强磁防蜡、空心电热杆防蜡、电喷泵防蜡、化学清防蜡和微生物防蜡几个阶段。,析蜡阶段,蜡晶阶段,沉积阶段,防蜡方法,机械防蜡,强磁防蜡,空心电热杆防蜡,电喷泵防蜡
4、,化学清防蜡,微生物防蜡,常规清防蜡措施及其存在的问题,机械清蜡以机械刮削的方式清除油管、抽油杆及输油管线中沉积的蜡质物,其装置有刮蜡片、柱塞提升、抽油杆刮蜡器和清管器等。其主要缺点是清除的积蜡易落入井底,堵塞炮眼或近井地层,对设备的磨损严重,增加负荷,甚至会造成蜡卡。热力清蜡通过加热手段使积结的蜡受热软化、熔化,最后被油流携带出来,达到清防蜡目的。热力清蜡包括热油洗井、热水洗井、热蒸汽洗井和各种电加热方法。电加热清防蜡存在的问题:费用高、能耗大、电热杆易损坏、作业难度大、成本高,难于大面积推广。热洗清蜡存在的问题:易污染油层,且工作量、管理难度比较大。,常规清防蜡措施及其存在的问题,强磁防蜡
5、器基本原理是使流经磁场的蜡分子极化,从而抑制蜡的结晶过程,使蜡在油中呈悬浮状态,避免在油管、井下设备或输油管线上沉积,达到防蜡目的。缺点是磁防蜡器的结构参数与原油组成、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有关,这就必然增加了选择的难度。微生物防蜡。使原油中饱和碳氢化合物、胶质沥青质降解,降低原油中的含蜡量,从而抑制石蜡的沉积。该技术具有以下优点:施工工艺简单,有效期长;减少热洗造成的油层损害;改善油层的润湿性,提高油藏渗透率,增加油井产量。,常规清防蜡措施及其存在的问题,化学防蜡技术通常将药剂从油套环形空间中注入,不影响油井正常生产和其它作业,除可以收到清防蜡效
6、果外,使用某些药剂还可以收到降凝、降粘、解堵的效果。缺点是要根据原油性质、油井生产状况及具体的结蜡程度做到化学剂类型、浓度和最佳应用方式的优选,由于油井生产状况不是一成不变,因此清防蜡剂筛选工作显得非常重要。,内容提纲,高凝油概况常规清防蜡措施及其存在的问题 化学清防蜡剂的作用机理化学清防蜡剂的分类国内清防蜡工艺的应用情况 宗巴音高凝油清防蜡剂研究,化学清防蜡剂的作用机理,1962年,Lorensen等提出抑制蜡的三维网状结构生成的吸附一共晶理论。,1965年,Holder等从热力学方面进行研究,并用低温显微镜进行观察,明确指出降凝剂能使蜡结晶形态发生变化。,1982年,qegHHReB指出,
7、降凝剂不是晶体石蜡的溶剂,也不会减少原油中石蜡含量,只是改变分散相微粒的大小,形状和结构,并在这些晶体表面建立某种能量障碍以阻止晶体微粒的接近,从而改善原油的流变参数。,化学清防蜡剂的作用机理,降凝剂的作用是在熔点温度下的排列变化对石蜡结晶产生的特殊改进作用,由于石蜡结晶过程是一个连续的过程,原油中的蜡和加入的降凝剂又是不同分子结构和不同大小的混合物,所以降凝剂的作用过程也是一个连续的过程。作用机理不同,蜡晶上存在的蜡晶改进剂分子位置不同,结晶形态就不同,表现出原油的倾点,屈吸值和表观粘度不同。,化学清防蜡剂的作用机理,降凝剂能够降凝降粘的原因大体有下面三个方面:晶核作用降凝剂分子在原油析蜡温
8、度之前,即蜡分子析出之前先从原油中析出,形成结晶发育中心,使原油中的石蜡形成更多的小晶体使之不易形成大的蜡团。吸附作用在略低于蜡晶析出的温度下析出,即降凝剂分子在蜡分子刚析出之后,立即从原油中析出吸附在易生成的蜡晶活性中心上,改变蜡晶生长的取向性,使其难于形成三维网目结构,减弱蜡晶的粘附作用,改变蜡的结晶形态。共晶作用降凝剂分子与蜡分子同时从原油中析出,破坏蜡晶行为和取向性,减弱蜡晶继续发育的趋向并共同结晶,生成分枝的“过滤残晶形态”。,化学清防蜡剂的作用机理,降凝剂的作用机理为:改变蜡晶的发育历程,分散蜡的晶体,阻碍形成网状结构,从而降低原油的凝点和粘度,改善原油的流动性能。由于原油中的石蜡
9、和加入的降凝剂分子量分布范围都相当宽,而成核和晶体生长是一个连续过程,因此上述几种作用都可能同时发生。试验证明,晶核作用在降凝过程中的影响是很小的,共晶和吸附作用是主要的。总的结果是使原油中的石蜡的结晶形态改变,晶体变小,结构强度下降,彼此间不易形成网络结构,从而降低原油的凝固点和粘度。,内容提纲,高凝油概况常规清防蜡措施及其存在的问题 化学清防蜡剂的作用机理化学清防蜡剂的分类国内清防蜡工艺的应用情况 宗巴音高凝油清防蜡剂研究,化学清防蜡剂的分类,化学清防蜡剂按照溶剂分类化学清蜡方法有无机放热型,即利用某些化学药剂(如铝加氢氧化钠)进行反应产生热量,清除油井中蜡的沉积物。这种方法成本高,效果差
10、,一般很少使用。另一种清蜡法是有机溶剂法,即使用对蜡具有强溶解性能的溶剂来清除积蜡。近年来,随着表面活性剂的应用日益广泛,溶剂型清蜡剂有了较大的发展。(1)油基清蜡剂油基清蜡剂是一种溶蜡量很大的溶剂,能将已形成的蜡溶解。目前,国内外常采用的溶剂有二硫化碳、四氯化碳、氯仿、苯、二甲苯、汽油、煤油、柴油、凝析油和石油醚等。为进一步提高清蜡效果,在其中常引入表面活性剂,以提高溶剂的分散、渗透、洗净作用。,化学清防蜡剂的分类,(2)水基清蜡剂水基清蜡剂是以水为分散介质、以表面活性剂为主、溶剂为辅同时加有互溶剂、碱性物质的清蜡剂。表面活性剂的作用是润湿反转,使结蜡表面反转为亲水表面,有利于蜡的脱落;同时
11、可使油蜡的界面张力降低,且活性剂分子可穿透蜡的结构,破坏蜡单个分子和管壁问的粘结力,从而将其从管壁上清除。(3)乳液型清蜡剂乳液型清蜡剂是采用乳化技术,将清蜡效率高的溶剂作为内相,将表面活性剂水溶液作为外相配制的水包油型乳状液。该类清蜡剂既保留了有机溶剂及表面活性剂的清蜡效果,又克服了此类溶剂对入体的毒害。从安全、无毒、高效、清防结合的特点来看,乳液型清蜡剂具有良好的发展前景。,化学清防蜡剂的分类,化学清防蜡剂按照主要成分分类(1)乙烯一醋酸乙烯酯共聚物(简称EVA)其中,醋酸乙烯酯的含量为35%-45%,分子量2000028000,这种降凝剂对高含蜡原油有效。EVA中有乙烯结构和非极性部分。
12、前者与石蜡结构相同,产生共晶作用,而非极性部分隔开蜡晶,防止蜡晶长大成网状结构,从而起到降凝作用。(2)聚(甲基)丙烯酸酯系列由于聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯属于梳状聚合物,具有较好的抗剪切性能,因而日益受到入们的重视。近年来报道的有聚(甲基)丙烯酸C18-22烷基酯、(甲基)丙烯酸C14-22烷基酯一烯烃共聚物的复配物、(甲基)丙烯酸酯与其它单体的共聚物。,化学清防蜡剂的分类,(3)马来酸酐共聚物由于马来酸酐可与许多单体形成1:1(物质的量之比)共聚物的倾向,同时由于其存在能与烷基醇以及胺反应(酯化或胺化)的酸酐,因而马来酸酐与不同单体共聚能得到许多有效的降凝剂,如苯乙烯与马来酸酐共聚物、a-
13、烯烃-马来酸酐共聚物及其衍生物等。(4)含氮聚合物含氮聚合物主要是聚胺类,或者是烷基胺与含有马来酸或富马酸共聚物作用得到的化合物,这一类降凝剂不仅降凝效果好,同时在原油中稳定性也极佳。,化学清防蜡剂的分类,化学清防蜡剂按照作用机理分类(1)稠环芳香烃型防蜡剂其防蜡机理,一是作为晶核,即在石蜡的晶核析出之前已大量析出,使石蜡晶体以分散状态悬浮在油流中带走;二是通过吸附作用参与组成晶核,使晶核扭曲,阻止晶核长大,达到防蜡的目的,如萘、蒽、菲等。(2)高分子型防蜡剂高分子型防蜡剂大多数为油溶性的,是含有石蜡链节的支链型高分子聚合物,使用时,将其注入井内与原油混合,在浓度很低的情况下就能形成遍布整个原
14、油组织中的网状结构。若原油温度降低,石蜡在网上析出,其结构为空旷、疏松、呈树枝状或聚结树枝状的结晶堆砌体,阻止蜡的沉积。,化学清防蜡剂的分类,(3)表面活性剂型防蜡剂 油溶性表面活性剂这类活性剂是通过吸附在蜡晶上,使之变成极性表面,不利于非极性石蜡在它上面的结晶,阻止蜡分子的进一步沉积,这类括性剂主要为石油磺酸盐和胺类聚合物。水溶性表面活性剂这类表面活性剂从两方面起作用:拥有两亲结构,根据相似相溶原理,水可以在蜡晶周围形成一个以非极性基团为内层,极性基团为外层的分子吸附膜,外膜可吸附体系中的水而形成一层活性水化膜来阻止蜡分子的进一步沉积;在结蜡表面(如油管、抽油杆和设备等表面)吸附,造成极性反
15、转,从而阻止蜡在其表面的沉积。,内容提纲,高凝油概况常规清防蜡措施及其存在的问题 化学清防蜡剂的作用机理化学清防蜡剂的分类国内清防蜡工艺的应用情况 宗巴音高凝油清防蜡剂研究,国内清防蜡工艺的应用情况,江汉油田的应用情况江汉油田油井开井532口,其中结蜡油井有350口,占油井总数的66%,油井结蜡状况较为严重。从现场油井结蜡情况来看,结蜡油井主要分布在王场油田的东区、北区、西区、王广;黄场油田的黄18井区、黄22井区;钟市油田的潜三段、潜四段;广华油田的广二区以及严河油田和新沟嘴组油藏的部分油井上。江汉油田对结蜡油井采取的清防蜡的主要措施有:化学清防蜡、热洗清蜡、机械清蜡。由于化学清防蜡技术操作
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