含蠟原油管道結(jié)蠟機(jī)理及清蠟技術(shù)研究

董衍運(yùn)

新疆準(zhǔn)東石油技術(shù)股份有限公司 新疆 阜康 831511

1 管壁蠟沉積機(jī)理

一般情況下，原油在管道內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，都會(huì)在管道內(nèi)部留存諸多的混合物質(zhì)，久而久之就會(huì)形成一定厚度的結(jié)蠟層。管道內(nèi)出現(xiàn)結(jié)蠟層情況是非常常見的，如果不能對(duì)結(jié)蠟層進(jìn)行及時(shí)的處理勢(shì)必會(huì)對(duì)管道的運(yùn)輸能力造成損壞，并且也會(huì)對(duì)輸送產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，使得管道的運(yùn)輸效率逐漸下降。長(zhǎng)時(shí)間的遭到結(jié)蠟層的腐蝕會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)造成損壞，甚至?xí){到儀器儀表的正常運(yùn)行。當(dāng)前對(duì)蠟沉積形成的根源的解釋有四種，即：分子擴(kuò)散、剪切分散、布朗擴(kuò)散和重力沉降4種。但是人們普遍認(rèn)同的是分子擴(kuò)散是導(dǎo)致蠟沉積問題的主要根源。并且大部分的額資料中在對(duì)蠟沉積進(jìn)行分析的時(shí)候往往只會(huì)對(duì)分子擴(kuò)散模型加以分析。分子擴(kuò)散機(jī)理其實(shí)質(zhì)就是說含有蠟成分的原油在管道內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，油體的問題會(huì)逐漸的降低，在油體溫度降低到特定的溫度的時(shí)候，因?yàn)楣艿纼?nèi)部溫度往往都是低于尤其溫度的，這樣就會(huì)導(dǎo)致與管道壁接觸的石蠟溫度在短時(shí)間快速下降，最終達(dá)到一個(gè)飽和的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候如果油體的溫度還在下降，石蠟就會(huì)產(chǎn)生過飽和的情況，最終會(huì)借助管道內(nèi)壁存在的結(jié)晶而被析出。這一情況的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致其濃度逐漸降低，最終會(huì)在管道壁上出現(xiàn)濃度的梯度。正是因?yàn)闈舛忍荻鹊某霈F(xiàn)而導(dǎo)致溶液在原油中的石蠟分子會(huì)從管道中心逐漸的朝著管道壁不斷的擴(kuò)散，這樣就會(huì)導(dǎo)致管道壁結(jié)蠟的情況越發(fā)的嚴(yán)重。結(jié)合擴(kuò)散原理來說，油體中存在的石蠟分子能夠利用濃度梯度朝著管道壁的方向運(yùn)動(dòng)，并且在管道內(nèi)壁沉積下來。結(jié)合這一情況，如果油體流動(dòng)溫度高出管道壁的溫度的時(shí)候，只要管道壁的溫度不高于油體析出蠟的界點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)發(fā)生蠟析出的情況。

2 影響管壁結(jié)蠟的因素

2.1 油品成分

原油中存在的輕質(zhì)餾分的占比與蠟結(jié)晶的效果存在密切的關(guān)聯(lián)，原油中含有的低分子烴占比較高的時(shí)候，會(huì)使得蠟的溶解度逐漸提升，蠟結(jié)晶的析出溫度會(huì)保持在較低的狀態(tài)。高分子量的蠟溶解度較低，其結(jié)晶的溫度就會(huì)達(dá)到較高的狀態(tài)，蠟沉積物質(zhì)的硬度也會(huì)隨之較高。

2.2 油品溫度

通常情況下，在析蠟點(diǎn)和臨近凝固點(diǎn)之間都會(huì)存在一個(gè)結(jié)蠟較為明顯的溫度范圍，在這個(gè)溫度范圍之內(nèi)，油管截面中的濃度梯度較為明顯的時(shí)候，油體流動(dòng)濃度較低，這樣就使得分子的擴(kuò)散能力較強(qiáng)，形成結(jié)蠟的概率相對(duì)較高。

2.3 油品與管壁溫差

管道內(nèi)壁的結(jié)蠟量會(huì)受到管道壁的溫度的變化而不斷的變化，管道壁的溫度變化較為劇烈那么結(jié)蠟量就會(huì)更多。導(dǎo)致這一問題的根源主要是因?yàn)楣艿辣诘臏囟扰c油體流動(dòng)的溫度差異較大，石蠟分子的濃度梯度也會(huì)隨之逐漸增加，分子擴(kuò)散情況就會(huì)逐漸的加劇。管道壁溫度保持相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)候，原油溫度不固定，管道壁溫度變化較為明顯的時(shí)候，析蠟溫度、析蠟高峰溫度以及析蠟潛在熱能都會(huì)逐漸的提高。原油與管道壁之間的溫度差異的大小不但與油體溫度和相關(guān)介質(zhì)溫度存在關(guān)聯(lián)，并且也與管道的熱阻力參數(shù)存在密切的聯(lián)系。油體與管道結(jié)構(gòu)的溫度差異較大的時(shí)候，結(jié)蠟概率較高。在一些位置散熱程度較大的結(jié)構(gòu)位置，地下水位高并存在滲漏的地方，保溫層損壞的的管道結(jié)構(gòu)，或者是埋設(shè)較淺的管道出現(xiàn)結(jié)蠟的情況十分嚴(yán)重。

如果油體的流動(dòng)速度不斷增加，那么結(jié)蠟的情況就會(huì)有所削弱。相對(duì)來說層流的時(shí)候出現(xiàn)的結(jié)蠟問題比紊流的時(shí)候更加的明顯。這主要是因?yàn)樵谟腕w流動(dòng)速度不斷提升的過程中，油體與管道內(nèi)壁溫度差異較小，管道內(nèi)部的剪切應(yīng)力會(huì)不斷的增加，最終導(dǎo)致油體流動(dòng)對(duì)管道內(nèi)壁造成的沖刷作用不斷增加，這樣也會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁的結(jié)蠟層造成沖刷。經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)分析我們發(fā)現(xiàn)，在油體流動(dòng)速度達(dá)到一定的范圍的時(shí)候，管道內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)蠟的情況概率較低。

3 常用含蠟原油管道清蠟方法

3.1 利用清防蠟劑

防蠟劑其實(shí)質(zhì)就是能夠?qū)υ椭邢炦M(jìn)析出情況起到一定限制的化學(xué)試劑，將防蠟劑加以切實(shí)的運(yùn)用能夠較好的對(duì)蠟層的形成產(chǎn)生緩解作用，并且部分藥劑能夠?qū)τ腕w起到降低凝結(jié)點(diǎn)的作用。通常時(shí)候，借助防蠟劑以及防蠟方法效果是十分顯著的，進(jìn)而是現(xiàn)如今油田中使用最為頻繁的一種防蠟技術(shù) 。

3.2 熱洗清蠟

熱清洗蠟是現(xiàn)如今油田中使用最為頻繁的一種清除蠟層的方法，其因?yàn)榫邆漭^強(qiáng)的靈活性，受到了人們的廣泛喜愛。

3.3 微生物清防蠟技術(shù)

通常被人們運(yùn)用在清防蠟的微生物可以劃分為兩種類型，即：食醋性微生物和食膠質(zhì)和瀝青質(zhì)微生物。微生物清防蠟技術(shù)其實(shí)質(zhì)就是借助微生物自身具備的能夠吸附在金屬或者是礦物質(zhì)表層的特殊性質(zhì)，在金屬或者是礦物質(zhì)表層構(gòu)成一層保護(hù)膜，這一層膜能夠?qū)Y(jié)晶問題加以緩解。

3.4 機(jī)械清蠟技術(shù)

機(jī)械清蠟技術(shù)在實(shí)際操作的時(shí)候相對(duì)較為簡(jiǎn)便，其實(shí)質(zhì)就是借助專業(yè)的刮蠟工具將管道內(nèi)壁形成的蠟層進(jìn)行清除。在針對(duì)原油管道內(nèi)壁實(shí)施機(jī)械清除蠟層工作的時(shí)候，就是借助刮蠟器對(duì)蠟層實(shí)施多次反復(fù)刮除操作，一直到將蠟層清除干凈為止。并且會(huì)借助油體的流動(dòng)將刮掉的石蠟輸送到管道外部，最終實(shí)現(xiàn)將油管內(nèi)壁蠟層清除的目的。機(jī)械清防蠟技術(shù)也是最常用的一種方法，用手播或電動(dòng)絞車將連接在鋼絲上的刮蠟片下到結(jié)蠟管段刮掉油管內(nèi)壁的結(jié)蠟。一般多采用“8”字形刮蠟片有時(shí)采用舌形刮蠟片。若結(jié)蠟嚴(yán)重但尚未堵死，可用麻花鉆頭。若結(jié)蠟很硬或已堵死，則用矛刺鉆頭清蠟 。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)管道結(jié)蠟在含蠟原有運(yùn)輸中出現(xiàn)的概率較大，并且分子擴(kuò)散是導(dǎo)致這一問題的主要根源。（2）油體中石蠟成分的占比與結(jié)蠟的效果存在一定的關(guān)聯(lián)，并且油體的成分，油體溫度，油體流動(dòng)速率等都與管道內(nèi)壁結(jié)蠟問題相關(guān)。（3）現(xiàn)如今機(jī)械清除和預(yù)防結(jié)蠟是最為常見的、最為有效地清除蠟層的方法。