百索福油井清防蠟技術(shù).doc

油井清防蠟技術(shù)石蠟或石蠟沉積物存在于各種級(jí)別的原油里。在采油期間，含油混合物從井底采出，并隨著環(huán)境（壓力和溫度）而改變。當(dāng)環(huán)境發(fā)生改變，這些成分也會(huì)隨著改變。石蠟一旦與油一起流出來，它們會(huì)作為一種單獨(dú)、半固態(tài)液相從油中被分離出來，變得無法流動(dòng)，并在出油管線、管道上和其它所能夠接觸到的設(shè)備上形成沉積物。引起油井停機(jī)和維修的最常見原因是石蠟積聚，這是因?yàn)槭炘谠椭行纬山Y(jié)晶沉積后覆蓋在管件、設(shè)備、管線以及油罐的罐壁和罐底。這些石蠟是分子鏈長度C20到C50的飽和非極性烴。開采期間，如果沒有額外加熱，那么油溫從其離開地層時(shí)開始降低一直持續(xù)到原油抵達(dá)煉油廠。當(dāng)溫度降至低于石蠟結(jié)晶點(diǎn)，石蠟被析出原油，形成結(jié)晶后慢慢變大并沉積到管件和設(shè)備表面。石蠟結(jié)晶生長主要發(fā)生以下地方：在井孔附近的地層中、采油管道或油井管套內(nèi)部、管線內(nèi)部、處理和分離設(shè)備內(nèi)部、儲(chǔ)油設(shè)備內(nèi)部。一、解決方法百索福已被認(rèn)為是溶解和包裹石蠟沉積物的最佳產(chǎn)品，是含有多種成分的專利混合可生物降解的水基表面活性劑/濕潤劑/乳化劑。百索福可以保持油中蠟塊原有狀態(tài)，使蠟塊得以松動(dòng)、 抑制結(jié)蠟現(xiàn)象?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明這種專利的表面活性劑配方比熱油去除地層和采油設(shè)備上的石蠟積聚更有效、更安全、更便宜。不同于使用二甲苯基溶劑進(jìn)行處理，百索福不但可以去除污泥和石蠟，而且同時(shí)抑制產(chǎn)生的氣體，并且不會(huì)留下光滑的殘留物，增加工人的安全性。百索福公司成立于1975年，位于美國馬薩諸塞州。百索福是一種擁有專利技術(shù)的、水基混合的無離子和陰離子表面活性劑，其中也添加了其它的添加劑以提供獨(dú)特的性能，減少碳?xì)浠衔?。百索福產(chǎn)品配方經(jīng)過專門優(yōu)化，能夠密封和乳化原油和碳?xì)浠衔?。通過形成膠團(tuán)來乳化碳?xì)浠衔铮谝幌盗袘?yīng)用中都非常有效。它是一種無毒配方，不含CERCLA（環(huán)境保護(hù)賠償責(zé)任法）所列明的有毒成分，100%可生物降解。百索福是已通過ABS（美國標(biāo)準(zhǔn)局）認(rèn)證的氣體抑制產(chǎn)品。1、特性利用專利技術(shù)，百索福處理烴會(huì)產(chǎn)生2種效果：（1）可溶性增加（增溶性）（2）界面張力降低（松動(dòng)）。百索福技術(shù)工作機(jī)理之一是降低界面張力，因此壓降會(huì)導(dǎo)致無法“析出”石蠟，防止石蠟 （C-20 到 C-50）與油相結(jié)合的毛細(xì)作用力就會(huì)縮小。圖1顯示百索福的膠束過程：烴從它們所接觸的物質(zhì)上被剝離，然后被包裹起來防止它們粘附于表面。包裹并抑制危險(xiǎn)氣體的釋放。 石蠟抑制測試通常，石蠟存在于油中但當(dāng)鉆井井眼附近的環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，開始發(fā)生分離或“析出”。百索福通過減少限制性因素能夠扭轉(zhuǎn)對(duì)環(huán)境的影響，這是一家位于蘇格蘭阿伯丁的領(lǐng)先化學(xué)公司經(jīng)過試驗(yàn)得出的結(jié)論。將比阿特里斯鹽水和原油按50:50混合后分別放入這兩個(gè)大小相同的燒瓶（測試體積：每個(gè)100毫升）。一個(gè)燒瓶里盛放的是未用百索福處理過的液體，另一個(gè)燒杯中是用濃度為7.5-10%百索福濃縮液處理過的液體。攪拌這兩個(gè)燒瓶，使它們的溫度分別降至石蠟形成的水平。以500rpm（轉(zhuǎn)速）進(jìn)行攪拌，起始溫度是管道入口溫度，結(jié)束溫度是管道出口溫度。測試持續(xù)時(shí)間：1天。隨著溫度降低，觀察到以下現(xiàn)象：1、不含百索福的燒瓶的內(nèi)徑上結(jié)了一層蠟。2、用百索福處理過的燒瓶沒有結(jié)蠟。該“反應(yīng)”中的作用力是自然中的理化作用并借助吸附改變、界面張力和增溶作用。因此該過程不產(chǎn)生任何其它物質(zhì)，在恰當(dāng)?shù)沫h(huán)境下該反應(yīng)是可逆的。從本質(zhì)上界面張力的降低可以增加材料之間的面積 允許兩種材料之間有更多的接觸和輔助循環(huán)。圖2：為了增加可服務(wù)性，已對(duì)油罐進(jìn)行了更加快速、安全 & 有效的“除氣”& 清理。百索福已經(jīng)乳化來自污泥的石蠟，將1米的底部沉積物減少到75毫米，回收更多油的同時(shí)增加利潤率。圖3：由于百索福具有很多優(yōu)勢(shì)，因此油井、管道和油罐已不再使用傳統(tǒng)的熱油或溶劑處理方法。當(dāng)用一定量的百索福處理原油時(shí)，測試顯示它可以防止石蠟的形成和沉積。百索福除蠟和除污泥的特點(diǎn)可以明顯降低運(yùn)行成本和增加油回收。大多數(shù)出油管線每天可以將比率150-200ppm，濃度10%的百索福溶液加入總采出液（60ppm也就是每處理100桶采出液需要稀釋四分之一加侖濃縮液取得一個(gè)濃度為10%的溶液所需比率）進(jìn)行處理。這種處理方法用于后清理過程或用于必須防止結(jié)蠟的地方。（0.73加侖濃縮液=175ppm濃縮液處理100桶/天）。2、應(yīng)用歷史百索福專利表面活性劑經(jīng)過了4年的現(xiàn)場測試，可有效去除油井、管線、儲(chǔ)罐和處理設(shè)備中存在的石蠟。百索福表面活性劑通過以下四種不同的方式發(fā)揮作用： 百索福防止石蠟在低于結(jié)晶溫度時(shí)發(fā)生結(jié)晶。 百索福所溶解的石蠟在結(jié)晶后返回原油。 百索?？勺鳛橐环N井下和采油設(shè)備中極好的乳液破壞劑。 百索福還可以破壞石蠟的微反相溶液，而原油和水仍然懸浮于采出水中?；谶@些成功的試驗(yàn)，百索福進(jìn)行了一系列更深層的研發(fā)使這種表面活性劑更有效的清蠟和反乳化。第一次試驗(yàn)：采油設(shè)備清蠟1992年，位于奧克拉荷馬的一個(gè)油商發(fā)現(xiàn)百索福在將石蠟從設(shè)備表面去除方面特別有效。他決定用百索福處理其中的一口低產(chǎn)量油井，將濃縮液與采出水混合后倒入油井背面，將石油銷售線關(guān)閉24個(gè)小時(shí)，為泵循環(huán)油-水-百索福的混合液留出時(shí)間。當(dāng)溫度增加時(shí)，百索福溶液快速將石蠟從采油管上剝離。 效果十分明顯： 油井采油量比熱油處理后要高。 采油處理效果持續(xù)時(shí)間超過一年（熱油處理只能維持3-4個(gè)月）。 百索福處理方法能夠清理所有下游設(shè)備，包括油罐底部。 使用百索福每年的處理成本少于熱油成本10%。 第二次試驗(yàn)：位于奧克拉荷馬的六口油井后續(xù)試驗(yàn)也在奧克拉荷馬進(jìn)行，一共處理了6個(gè)油井兩個(gè)油井的深度為7000英尺，4個(gè)油井的深度為1800英尺。當(dāng)石油流經(jīng)某個(gè)水層，溫度被冷卻至低于石蠟結(jié)晶溫度，然后在輸油管道內(nèi)部被析出，每年需要進(jìn)行3-4次熱油處理。測試中的一個(gè)油井一次處理使用了5加侖的百索福稀釋濃縮液。將濃縮液緩慢的倒入油井管套背面后與采出水混合，形成新的稀釋溶液。打開回油管，溶液通過管道進(jìn)行循環(huán)，將石蠟退回溶液中。24小時(shí)后打開油管，所有溶液被送入銷售罐。該試驗(yàn)證明百索福處理效果不錯(cuò)。第三次試驗(yàn)：位于阿根廷的三口油井圖4：上圖顯示百索福的膠束過程：烴從它們所接觸的物質(zhì)上被剝離，然后被包裹起來防止它們粘附于表面。包裹并抑制危險(xiǎn)氣體的釋放 百索福是已通過ABS（美國標(biāo)準(zhǔn)局）認(rèn)證的氣體抑制產(chǎn)品。第四次試驗(yàn)：位于奧克拉荷馬的預(yù)防性維護(hù)位于奧克拉荷馬的中西部城市的兩口油井，每天產(chǎn)油30-50桶，每天從1828米的蓄水池采水10-20桶。石蠟問題非常嚴(yán)重盡管添加了石蠟驅(qū)散劑仍需每月熱油處理一次。其中一口油井上的泵停止抽吸，并拆卸抽油桿和泵。由于此油井石蠟積聚非常嚴(yán)重，運(yùn)營商還拆卸了另一口油井的抽油桿和泵。首次用百索福處理是在1995年8月，每月重復(fù)處理一次，處理2個(gè)多月。在此期間，石油開采保持穩(wěn)定，流線壓力沒有再增加，不存在抽吸問題，管線或連接裝置沒有石蠟積聚，而且在銷售石油前沒必要再加熱或處理油罐。但是第四個(gè)月由于調(diào)度問題，此油井沒有用百索福進(jìn)行處理。采油水平開始降低，銷售罐不得不再次進(jìn)行處理，重新按照原來的計(jì)劃用百索福處理油井，開采量再次恢復(fù)到以前的水平，油罐也無需進(jìn)一步處理。 修復(fù)熱油所導(dǎo)致的地層損傷 在過年的幾年里，奧克拉荷馬和德克薩斯州的很多油井都已經(jīng)用百索福進(jìn)行了處理，克服了使用熱油處理的長期負(fù)面影響。在熱油處理期間，石蠟在井孔中被熔化，其中的一部分可能被抽到低壓地層中，在熱油清蠟車中進(jìn)行循環(huán)。去除“輕餾分”后或者更低分子重量的烷烴，剩余的“重餾分”石蠟可能在井孔附近的地層孔隙中被冷卻和固化。在測試的油井中，使用地層水將5-10加侖的百索福濃縮液稀釋成濃度6%的溶液，然后被抽入使用地層水的油井射孔中。在油井恢復(fù)生產(chǎn)前，百索福溶液可以在地層中保持24-48小時(shí)。解決地層中的石蠟堵塞問題，開采量可以增加10%到400%。百索福溶液在分解石蠟堵塞和將石蠟熔化到油中時(shí)十分有效。當(dāng)石蠟-油混合物從從地層中被采出后，打開通道使地層液體流入井孔，從而增加開采量。 油管清蠟 1997年，在進(jìn)行清管操作前，使用百索福去除原油輸送管線中的石蠟積聚。在此管線中，每天所輸送的500-600桶原油先流經(jīng)一段直徑3英寸、長1/2英里的管線，再流經(jīng)另一段長1/2英里的管線，然后接入一個(gè)增壓泵，在該增壓泵后又流經(jīng)一段直徑4英寸，長1英里的管線，最后接入4個(gè)500 bbl（桶）容量的儲(chǔ)油罐。該管線從開始到結(jié)束的運(yùn)輸?shù)挠土看蠹s是200bbl（桶）。過去用清管操作期間，必須挖掘和切割管道以查看有無損耗或被卡住的清管器。在管線的某些部分積聚的石蠟已將內(nèi)徑減少了1英寸。油商要求用百索福預(yù)處理輸油管線，并在處理后立即清理管線。最初狀態(tài)顯示管線壓力88psi，4個(gè)500 bbl（桶）容量的儲(chǔ)油罐在處理前都存在厚度為12-18英寸的硬石蠟沉積層（請(qǐng)看圖5）圖5：表面活性劑處理熔化石蠟并使其返回溶液，避免加熱油罐，增加可售產(chǎn)品，減少生產(chǎn)成本。 用292加侖的淡水稀釋25加侖的百索福取得濃度為8%的溶液，將其注入管線，處理周期為4天。第一個(gè)24小時(shí)內(nèi)注入大約142加侖的稀釋液，沒有出現(xiàn)明顯變化。第二天，打開泵循環(huán)原油，壓力從最初的88psi降至82psi。在三小時(shí)后壓力降至80psi。第三天中午壓力降至78psi。將大約212加侖濃度為8%的百索福溶液加入管線。在處理的最后階段，壓力降至76psi，該壓力值是一段干凈管線所具有的理論反壓。處理效果： 百索福處理后進(jìn)行的清管操作顯示當(dāng)清管器在管線中運(yùn)行時(shí)壓力沒有增加。不存在丟失或卡住的清管器，因此無需挖掘或切割管道。只有清管接收器中發(fā)現(xiàn)了少量石蠟。 最后測量油罐底部，在所有的4個(gè)油罐中，石蠟沉積層厚度已經(jīng)從12-18英寸硬底減少到3-6英寸的軟底。百索福表面活性劑處理不僅溶化了油罐底部的大多數(shù)石蠟，使采油量提高到了60桶，還將一些水從油中反乳化出來，與百索福所用采出水量相比，油罐采水量提高了15桶。試驗(yàn)評(píng)論：在所有油井清蠟試驗(yàn)中百索福處理效果比其它的處理方法維持的時(shí)間更長。試驗(yàn)開始時(shí)推測百索福覆蓋與管道表面并防止石蠟沉積，但接下來的研究表明有些百索福仍然留在油井底部的采出水中，緩慢驅(qū)散形成微乳液，后續(xù)研究證實(shí)這是原油輸送和石蠟結(jié)晶改變的關(guān)鍵因素。3、與傳統(tǒng)方法對(duì)比（1）傳統(tǒng)方法的優(yōu)劣勢(shì)如果油井存在過量的石蠟沉積物，會(huì)限制原油流動(dòng)并最終完全堵塞輸油管線。當(dāng)含有石蠟的小型膠束（微反相乳液）懸浮于采出水中時(shí)，會(huì)發(fā)生經(jīng)常被忽略的另一個(gè)問題：當(dāng)這些含石蠟的采出水被再注入到地層中時(shí)，所含石蠟?zāi)軌蚨氯凸苌淇缀涂缀恚踔炼氯貙印Ｄ壳耙呀?jīng)研發(fā)及應(yīng)用了一些技術(shù)來解決這些問題，包括： 使用保溫層減少熱損失 系統(tǒng)加熱 熱油 溶劑沖洗 化學(xué)處理為管線保溫和加熱是最有效的表面解決方案。保溫層是首選處理方案，因?yàn)槠渌夹g(shù)處理期間需要停機(jī)停產(chǎn)。但無管線保溫需要大量的資金支持，運(yùn)行成本過高。而且這種處理方法不能用于井下清蠟。熱油是處理井下石蠟的最常見技術(shù)。原油被加熱到遠(yuǎn)高于石蠟結(jié)晶點(diǎn)的溫度，然后熱油通過存在石蠟積聚的油井、管線和設(shè)備進(jìn)行循環(huán)。熱油處理方法的優(yōu)勢(shì)是終端產(chǎn)品可以直接被輸送到產(chǎn)油罐，其缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： 比較大的設(shè)備，需要熱源。 取決于原油的溫度，熱油處理不能完全為設(shè)備清蠟。硬石蠟需要用更高的溫度熔化，因此硬石蠟?zāi)軌蜷L期積聚無法被去除。 在熱油處理期間，必須停產(chǎn)。 熔化的石蠟通過油井射孔被注入到地層中，冷卻并結(jié)晶，堵塞蓄水池的水流入井孔。如果重新熱油可能造成地層損傷和儲(chǔ)量損失。 揮發(fā)油的高溫可能危害工人安全。 溶劑沖洗與熱油類似，只不過是用溶劑（二甲苯）代替熱油去除石蠟。溶劑沖洗的優(yōu)勢(shì)在于不依靠溫度熔化石蠟，這種方法對(duì)于處理高熔點(diǎn)石蠟十分有效，終端產(chǎn)品可以直接被輸送到采油罐。而其缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： 溶劑成本高。 溶劑通常是易揮發(fā)的危險(xiǎn)材料。 溶劑比原油更易燃，火花、摩擦或靜電都可能導(dǎo)致突然著火，危害工人和設(shè)備的安全。 化學(xué)處理因?yàn)閷⑸倭炕瘜W(xué)物質(zhì)添加到原油、采出水或連續(xù)向下送入油井背面的流體中。這些化學(xué)物質(zhì)改變結(jié)晶形成的機(jī)理，將石蠟驅(qū)散回原油中。當(dāng)進(jìn)行批量處理時(shí)，這些化學(xué)溶液像熱油一樣被循環(huán)。有時(shí)會(huì)使用兩種化學(xué)物質(zhì)，一種用于將石蠟驅(qū)散回原油中，另外一種將石蠟脫乳出采出水?；瘜W(xué)處理的優(yōu)勢(shì)在于其可以防止石蠟形成，而不是在發(fā)生石蠟沉積后再進(jìn)行處理，而且化學(xué)處理比熱油處理和溶劑沖洗需要更少的設(shè)備。 （2）與其它化學(xué)物質(zhì)的對(duì)比試驗(yàn) 某個(gè)運(yùn)行商認(rèn)為大型處理設(shè)備可以提高原油產(chǎn)量，而卡爾加里的庫特工程服務(wù)公司不相信這種說法。他們懷疑開采量遇到的瓶頸不是設(shè)備問題，而是化學(xué)物質(zhì)的問題。實(shí)際上現(xiàn)在的設(shè)備已經(jīng)夠大，運(yùn)行商已經(jīng)在嘗試用設(shè)備代替使用化學(xué)品處理的問題，因此他們進(jìn)行一系列化學(xué)品的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行： 明確目前水處理問題，確定緩解方法。 進(jìn)行緩解方法的對(duì)比性試驗(yàn)。 研究的第一部分是分析水泵房注入度的問題，經(jīng)證實(shí)主要是水兼容性的問題，采出水中有懸浮的微乳液和石蠟反相乳液；研究的第二部分關(guān)注的是在游離水脫水器中形成石蠟沉積層。該部分的分析包括： 發(fā)現(xiàn)最相似的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究和測試。 比較每種化學(xué)物質(zhì)的性能。 發(fā)現(xiàn)需要矯正的所有設(shè)備缺陷。過程：收集乳液樣本并與相同比例的采出液混合。然后將28種不同的驅(qū)散劑化學(xué)物質(zhì)添加到28份濃度1000ppm的離心試管中并搖晃，豎立試管10分鐘，該時(shí)間與游離水脫離器中的油相形成時(shí)間等同。用滴管提取乳液樣本上層的10%。確定BS&W（底部沉淀物和含水），離心后記錄沉淀物厚度和水質(zhì)。從第一輪試驗(yàn)可以看出測試的化學(xué)物質(zhì)范圍從28種縮小到4種，其中包括百索福，來自供應(yīng)商B的一種化學(xué)物質(zhì)和來自供應(yīng)商C的兩種化學(xué)物質(zhì)。進(jìn)行第二輪試驗(yàn)更加詳細(xì)，百索福在這兩輪試驗(yàn)中都脫穎而出。第三輪試驗(yàn)檢查采出水的反乳化作用。將百索福與來自其中一個(gè)供應(yīng)商的4種化學(xué)物質(zhì)和來自另外一個(gè)供應(yīng)商的兩種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比。在這次測試中，百索福與其中一種化學(xué)物質(zhì)同樣有效，但百索福無毒可生物降解，還可以作為一種驅(qū)散劑和反乳化劑，所以使用效果更佳。在完成兩個(gè)階段的研究后，庫特建議無需再使用額外的設(shè)備，只需使用少量的化學(xué)物質(zhì)解決游離水脫離器的瓶頸。此次在化學(xué)處理方面的研究節(jié)省了運(yùn)行商超過500000美金的資金費(fèi)用和每年10000美金的運(yùn)行成本。結(jié)論：測試結(jié)果表明百索福形成油和水的微乳液和使石蠟成為乳相懸浮于油中?？梢钥闯鑫⑷橐褐械乃儆贐S&W（底部沉淀物和含水）標(biāo)準(zhǔn)，因此可以將該溶液直接輸送到煉油廠。除此之外，表面活性劑處理將石蠟驅(qū)散回油中，減少潛在的污染流，減少處理費(fèi)用，增加銷售量。百索福可作為有效的驅(qū)散劑和反乳化劑，而且無毒可生物降解，是處理油井、管道、油罐和容器中石蠟積聚的