原油瀝青質(zhì)沉積抑制及解堵技術(shù)研究進(jìn)展

秦 冰，趙 琳，江建林

(中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083)

在原油開(kāi)采、運(yùn)輸和后處理過(guò)程中，瀝青質(zhì)容易析出并發(fā)生沉淀，導(dǎo)致油井、管道部分堵塞，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致油層孔喉堵塞、油井封死，造成采收率降低甚至無(wú)法繼續(xù)采出原油。世界范圍內(nèi)原油瀝青質(zhì)沉積問(wèn)題多有發(fā)生，美國(guó)、加拿大、委內(nèi)瑞拉、科威特、墨西哥、挪威等都曾出現(xiàn)較嚴(yán)重的瀝青質(zhì)沉積問(wèn)題[1-3]。國(guó)內(nèi)原油瀝青質(zhì)沉積問(wèn)題主要出現(xiàn)在塔河、遼河、勝利、塔里木等油田。本課題針對(duì)瀝青質(zhì)沉積抑制技術(shù)和瀝青質(zhì)沉積解堵技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，分析各項(xiàng)技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 瀝青質(zhì)沉積抑制技術(shù)

瀝青質(zhì)沉積抑制技術(shù)主要包括調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)和加入化學(xué)抑制劑。

1.1 調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)

通過(guò)控制生產(chǎn)壓降、調(diào)節(jié)流體流速、進(jìn)行隔熱及控制熱量損失等方法，在一定程度上可以抑制瀝青質(zhì)沉積[4]。

1.1.1 控制生產(chǎn)壓降壓力下降是油井中瀝青質(zhì)沉積的原因之一。控制生產(chǎn)壓降，盡量使原油流動(dòng)體系處于較穩(wěn)定狀態(tài)，在一定程度上可以抑制瀝青質(zhì)析出。Vargas等[5]研究認(rèn)為：在泡點(diǎn)壓力之上，當(dāng)壓力降低時(shí)，瀝青質(zhì)分子在油中的溶解度因密度降低而降低；在泡點(diǎn)壓力之下，當(dāng)壓力降低時(shí)，輕質(zhì)組分從油中釋放出來(lái)，液相中重組分的含量相對(duì)增加，導(dǎo)致膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的溶解度增大，使瀝青質(zhì)不易析出。2019年，Marzieh等[6]通過(guò)數(shù)值模擬研究了生產(chǎn)參數(shù)對(duì)瀝青質(zhì)沉積的影響，認(rèn)為在泡點(diǎn)壓力附近瀝青質(zhì)膠體體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)。如果儲(chǔ)層壓力高于泡點(diǎn)壓力，早期的高產(chǎn)量生產(chǎn)可以使壓力迅速遠(yuǎn)離泡點(diǎn)壓力；如果儲(chǔ)層壓力低于泡點(diǎn)壓力，則可以維持合理的低產(chǎn)量，使井筒壓力遠(yuǎn)離泡點(diǎn)壓力。瀝青質(zhì)沉積相包絡(luò)線圖是預(yù)測(cè)或診斷瀝青質(zhì)沉積的工具之一，油井生產(chǎn)應(yīng)該盡量維持在沉積包絡(luò)線之外的區(qū)域[3]。

1.1.2 調(diào)節(jié)流體流速Jonathan等[7]認(rèn)為，液體流動(dòng)的雷諾數(shù)較小時(shí)，隨流量增加，瀝青質(zhì)沉積量減小，而在臨界雷諾數(shù)之后，液體處于紊流狀態(tài)，流量增加會(huì)導(dǎo)致沉積量增加。2018年，Li Xingxun等[8]通過(guò)可視化毛細(xì)管試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)較高的剪切速率會(huì)導(dǎo)致毛細(xì)管流中瀝青質(zhì)沉積物的快速增長(zhǎng)，在較高流量下，隨著時(shí)間推移形成較大粒徑的瀝青質(zhì)沉積物，顆粒數(shù)量減少。Mahdi等[9]研究了節(jié)流閥尺寸對(duì)垂直油井內(nèi)流體熱力學(xué)參數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)在最佳節(jié)流閥尺寸下可以減少瀝青質(zhì)沉積量，而且在改變管柱內(nèi)的熱力學(xué)條件時(shí)，可以改變其生產(chǎn)過(guò)程中的沉積位置。

1.1.3 隔熱及控制熱量損失瀝青質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增大。當(dāng)溫度降低時(shí)，瀝青質(zhì)溶解度降低，析出幾率變大[10]。2017年，Gharbi等[11]研究認(rèn)為，使用絕緣環(huán)可以避免熱量損失過(guò)大，盡量保持流體溫度恒定，可以預(yù)防瀝青質(zhì)因溫度突降而產(chǎn)生沉積，但該方法操作復(fù)雜，其應(yīng)用受到限制。

1.2 化學(xué)抑制劑

原油膠體體系的穩(wěn)定性取決于瀝青質(zhì)分子聚集的難易程度，添加適宜的化學(xué)劑可以阻止瀝青質(zhì)聚集體的進(jìn)一步聚集，改善原油的膠體穩(wěn)定性和流動(dòng)能力，從而有效抑制瀝青質(zhì)沉積?；瘜W(xué)抑制劑主要包括天然脂肪酸類有機(jī)物、含苯環(huán)的表面活性物質(zhì)、植物油類或油品加工產(chǎn)物、離子液體和金屬氧化物納米粒子等。

1.2.1 天然脂肪酸類有機(jī)物2019年，Hessah等[12]研究了天然脂肪酸作為瀝青質(zhì)沉積抑制劑的作用效果。椰子油和安第羅巴油能夠延遲瀝青質(zhì)的沉淀起始點(diǎn)，其主要作用機(jī)理是與瀝青質(zhì)分子發(fā)生酸堿反應(yīng)，以及通過(guò)脂肪族側(cè)鏈引起空間位阻效應(yīng)。該類藥劑對(duì)環(huán)境無(wú)害，但使用濃度一般較高。Mohammad等[13]對(duì)水楊酸、鄰苯二甲酸、壬基酚、菲、苯甲酸等幾種藥劑抑制瀝青質(zhì)沉積的效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水楊酸的抑制效果較好，可以減少34%的瀝青質(zhì)沉積量，主要通過(guò)π—π鍵作用和酸堿作用抑制瀝青質(zhì)沉積。

1.2.2 含苯環(huán)的表面活性物質(zhì)2017年，Amir等[14]將不同類型的含苯環(huán)表面活性物質(zhì)抑制劑按不同加入量與伊朗原油均勻混合，緩慢加入正庚烷促使瀝青質(zhì)析出，并測(cè)定混合油樣的黏度，得到黏度突然升高時(shí)(定義為瀝青質(zhì)析出點(diǎn))對(duì)應(yīng)的正庚烷體積分?jǐn)?shù)，用于表征其抑制瀝青質(zhì)沉積性能。他們分別研究了線性十二烷基苯磺酸鈉(L-DBSA)、椰酰胺二乙醇胺(CDEA)、支鏈?zhǔn)榛交撬徕c(B-DBSA)和甲苯4種抑制劑(前三者的分子結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1)對(duì)抑制伊朗原油瀝青質(zhì)沉積的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，在抑制劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，4種含苯環(huán)表面活性物質(zhì)的抑制瀝青質(zhì)沉積性能由高到低的順序?yàn)椋篖-DBSA>CDEA>B-DBSA>甲苯。

圖1 3種含苯環(huán)表面活性物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式

圖2 不同含苯環(huán)表面活性物質(zhì)對(duì)抑制伊朗原油瀝青質(zhì)沉積的影響■—甲苯； ■—L-DBSA； ■—B-DBSA； ■—CDEA

2018年，Mehdi等[15]研究發(fā)現(xiàn)十二烷基硫酸鈉(SDS)具有一定的抑制瀝青質(zhì)沉積的作用。Ibrahim等[16]認(rèn)為含苯環(huán)的表面活性物質(zhì)具有兩親性，通過(guò)阻止瀝青質(zhì)聚集體進(jìn)一步自聚而減少瀝青質(zhì)的沉積量。抑制劑苯環(huán)結(jié)構(gòu)中羥基(—OH)和羧基(—COOH)的存在增強(qiáng)了對(duì)瀝青質(zhì)沉積的抑制能力。Hashmi[17]和Firoozabadi[18]等認(rèn)為雖然一些非離子表面活性劑不能溶解瀝青質(zhì)，但是可以在較低的使用濃度下有效地穩(wěn)定瀝青質(zhì)懸浮液，抑制瀝青質(zhì)顆粒的進(jìn)一步聚集。Da等[19]認(rèn)為非離子表面活性劑如乙氧基化醇/酚類化合物具有一定抑制瀝青質(zhì)沉積的性能。

1.2.3 植物油類或油品加工產(chǎn)物Junior等[20]研究發(fā)現(xiàn)甜杏仁、椰子油、檀香等植物油溶于原油中，具有抑制瀝青質(zhì)沉積的效果，而且成本較低。Moreira等[21]發(fā)現(xiàn)腰果殼油通過(guò)脫羧作用生成腰果酚，其結(jié)構(gòu)為具有不飽和或飽和長(zhǎng)碳鏈(—C15H25～31) 的單苯酚衍生物，包含飽和烴、單烯、雙烯和三烯等組分，在抑制瀝青質(zhì)沉積方面具有一定的效果。Alkafeef等[22]研究認(rèn)為，從Marrat原油中除去瀝青質(zhì)和C5～C15餾分后的加工產(chǎn)物可以作為瀝青質(zhì)沉積抑制劑，將其加入到原油中可預(yù)防瀝青質(zhì)沉積。

1.2.4 離子液體近幾年，離子液體成為抑制瀝青質(zhì)沉積的新研究方向。2019年，Bisweswar等[23]研究了高壓油藏混相注入二氧化碳過(guò)程中離子液體1-丁基-3-甲基咪唑溴化物對(duì)瀝青質(zhì)的穩(wěn)定作用，認(rèn)為瀝青質(zhì)中的芳香環(huán)與離子液體陽(yáng)離子之間發(fā)生酸堿作用，而且Br-陰離子具有更高的空間位阻，可抑制瀝青質(zhì)聚集體的進(jìn)一步聚并，具有明顯的抑制瀝青質(zhì)沉積的效果。

1.2.5 金屬氧化物納米粒子Mohammadi等[24]研究發(fā)現(xiàn)，金紅石納米顆粒(TiO2)能有效地改善酸性介質(zhì)(pH<4)中瀝青質(zhì)的穩(wěn)定性，然而在堿性介質(zhì)中，這些納米顆粒無(wú)法阻止瀝青質(zhì)的沉積。2016年，Lu Teng等[25]發(fā)現(xiàn)氧化鋁納米顆粒可以抑制二氧化碳注入過(guò)程中瀝青質(zhì)的沉積。2016年，Meneses等[26]發(fā)現(xiàn)氧化鋁納米顆粒含有較多的酸活性中心，可與瀝青質(zhì)分子發(fā)生酸堿作用，在較低使用濃度下就能達(dá)到抑制瀝青質(zhì)沉積的效果。2019年，Mohammad等[27]研究發(fā)現(xiàn)，二氧化硅納米粒子具有抑制瀝青質(zhì)沉積的性能，相對(duì)滲透率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，其中Kro、Krw分別為油相相對(duì)滲透率和水相相對(duì)滲透率。由圖3可知：與初始狀態(tài)相比，瀝青質(zhì)沉積后巖心的油相相對(duì)滲透率明顯下降，殘余油飽和度上升；使用二氧化硅納米流體處理后，油相相對(duì)滲透率曲線右移，有效滲透率提高，殘余油飽和度減小，對(duì)巖心的傷害程度減弱。

圖3 不同條件下巖心的相對(duì)滲透率曲線▲—Kro(處理后)； (處理后)； ●—Kro(沉積后)； (沉積后)； ■—Kro(初始)； ◆—Krw(初始)

2 瀝青質(zhì)沉積解堵技術(shù)

清理部分或全部被瀝青質(zhì)沉積物堵塞的瀝青質(zhì)沉積井時(shí)，解堵技術(shù)主要包括機(jī)械法、化學(xué)法、熱力法、生物法、外力場(chǎng)以及復(fù)合解堵法等。

2.1 機(jī)械法解堵

機(jī)械法是目前較常見(jiàn)的清除瀝青質(zhì)沉積的方法之一[28]，包括抽油桿刮削、鋼絲刮削、連續(xù)油管作業(yè)和強(qiáng)負(fù)壓解堵等方法。

2.1.1 抽油桿刮削抽油桿刮削是機(jī)械處理中使用較多的方法，將銑刀或刮蠟器安裝在井下容易沉積部位的油桿上，在抽油桿帶動(dòng)下上、下運(yùn)動(dòng)，將井筒中的瀝青質(zhì)沉積物刮離下來(lái)，并隨著油流帶出井筒。銑刀等切削工具可能會(huì)損壞管柱，工具尺寸受油井最小尺寸限制，一般只用于直管或無(wú)嚴(yán)重阻塞的油井，不適用于形狀不規(guī)則的井筒。Al-Yaari等[29]認(rèn)為，清管效率和性能主要取決于清管頻率，清管頻率過(guò)快或過(guò)慢，都可能導(dǎo)致瀝青質(zhì)沉積加速。Guo Boyan等[30]研制的智能清管器是新一代的清管器，用于遠(yuǎn)程可視化控制和局部加熱。

2.1.2 鋼絲刮削鋼絲刮削是利用鋼絲帶動(dòng)刮削器在井筒內(nèi)上、下移動(dòng)，刮削油管內(nèi)的沉積物，剝離下的有機(jī)質(zhì)隨著油流帶出井筒，一般用于沉積量較少的機(jī)抽井解堵中。鋼絲下放前可涂抹機(jī)油，以減少瀝青質(zhì)在鋼絲上的吸附。鋼絲刮削可以用于清除井筒和管道內(nèi)部的瀝青質(zhì)沉積，然而該方法對(duì)長(zhǎng)而硬的沉積物處理速度慢且效果不太理想[31]。

2.1.3 連續(xù)油管作業(yè)連續(xù)油管作業(yè)主要是使用水力爆破工具通過(guò)施加壓力注入液體沖刷瀝青質(zhì)沉積物，使堵塞物松動(dòng)、溶解或疲勞破碎并脫落[32]。該方法不需要起出油管，經(jīng)過(guò)油套環(huán)空便可以建立液流循環(huán)，反排的液流通過(guò)地面的放空管線流入收集裝置中，其局限性在于解堵位置受限，當(dāng)連續(xù)油管部署點(diǎn)和沉積點(diǎn)之間存在距離時(shí)，該方法不適用。

2.1.4 強(qiáng)負(fù)壓解堵使用強(qiáng)負(fù)壓解堵裝置對(duì)井筒及油層產(chǎn)生較大的瞬時(shí)排液能力，通過(guò)多次雙向抽吸水力震蕩，將井筒附近及近井地帶的堵塞物抽離出來(lái)，恢復(fù)油井的正常生產(chǎn)。該方法對(duì)機(jī)械雜質(zhì)堵塞物的解堵效果更佳，一般用于稠油井注汽后存在機(jī)械雜質(zhì)堵塞和瀝青質(zhì)、石蠟堵塞的井。

2.2 化學(xué)法解堵

化學(xué)法解堵也是較常見(jiàn)的瀝青質(zhì)解堵方式之一，一般通過(guò)加入有機(jī)溶劑、分散劑、離子液體等降低瀝青質(zhì)沉積量，解除堵塞。

2.2.1 有機(jī)溶劑大多數(shù)瀝青質(zhì)溶劑選用芳香族溶劑如苯、甲苯、二甲苯等，其中二甲苯是最常見(jiàn)的瀝青質(zhì)解堵劑[33]，對(duì)瀝青質(zhì)溶解效果較好。二甲苯對(duì)不同瀝青質(zhì)沉積物的溶解能力，一般為10 mL二甲苯能溶解 1 g左右的瀝青質(zhì)。二甲苯對(duì)瀝青質(zhì)的溶解量小于硝基苯，二甲苯揮發(fā)性強(qiáng)于硝基苯，然而硝基苯的溶解速率明顯低于二甲苯。碳?xì)浠衔锶軇┮蚱溟W點(diǎn)低而容易產(chǎn)生爆炸和火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)，因此其使用受到一定的限制[34]。

2.2.2 分散劑一些學(xué)者建議將抑制劑當(dāng)作分散劑用于瀝青質(zhì)沉積物的解堵作業(yè)。2019年，Jun Kuang等[35]認(rèn)為常規(guī)瀝青質(zhì)分散劑的分散性能與其防止瀝青質(zhì)沉積的能力沒(méi)有直接關(guān)系。換言之，一種有效的瀝青質(zhì)沉積抑制劑可能不是一種強(qiáng)的瀝青質(zhì)分散劑。2019年，Ebtisam等[36]通過(guò)優(yōu)選試驗(yàn)研究，認(rèn)為烴基石腦油溶液中加入酸性成分(4-DBSA和水楊酸)后可以有效分散瀝青質(zhì)沉積物，使瀝青質(zhì)聚集體的平均粒徑下降58%。認(rèn)為這是由于π—π作用和弱范德華力，使得分散劑可以在原油中分散瀝青質(zhì)。Hashmi[37]，Al-Sahhaf[38]，Rogel[39]等認(rèn)為含苯環(huán)的一些表面活性物質(zhì)具有一定的分散瀝青質(zhì)沉積物的能力。

2.2.3 離子液體Zheng Ce等[40]合成了BTMPP、BEHP兩種離子液體(分子結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖4)，將兩者在90 ℃下分別與瀝青質(zhì)沉積物混合攪拌后的光學(xué)顯微鏡照片見(jiàn)圖5。由圖5可知，加入離子液體后瀝青質(zhì)顆粒明顯變小，且比較均勻。通過(guò)有效溶解/懸浮瀝青質(zhì)，可以對(duì)瀝青質(zhì)沉積堵塞物進(jìn)行解堵，從而替代有毒的芳烴。

圖4 兩種離子液體的分子結(jié)構(gòu)式

圖5 經(jīng)兩種離子液體處理前后瀝青質(zhì)沉積物的光學(xué)顯微鏡照片

化學(xué)法解堵的缺點(diǎn)是某些溶劑或分散劑受到溫度和壓力的影響，作用效果減弱，此外，當(dāng)瀝青質(zhì)沉積物量較大時(shí)，需要較大量的瀝青質(zhì)分散劑，而井筒中的接觸面積有限，這將影響分散劑的使用效果。

2.3 熱力法解堵

熱力法解堵措施主要包括流體(蒸汽和熱水/氣/油)注入、設(shè)置井下加熱器、加入放熱劑等，其目的是使固體沉積物溶解度增大，分散于油相中。熱力法的缺點(diǎn)是隨著溫度降低，固體顆?？赡茉俅纬恋?，解堵效果受設(shè)備能力的限制，有時(shí)還會(huì)造成地層傷害[41]。

2.3.1 注熱油Bernadiner等[42]認(rèn)為，往油井中注入熱油可以通過(guò)提高沉積物的溫度和溶解性來(lái)減少瀝青質(zhì)沉積物，但如果沉積量較大時(shí)，作用效果并不理想，而且可能會(huì)產(chǎn)生地層傷害。該方法也可以用于解除蠟質(zhì)堵塞，并在塔河油田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

2.3.2 井下加熱器井下加熱器是一種連續(xù)熱源，可加熱井筒及近井地層，熔化井筒中的沉積物，也可用于高凝油的開(kāi)發(fā)。20世紀(jì)中期，加拿大和美國(guó)的很多富含瀝青質(zhì)的油井通過(guò)井下加熱器提高開(kāi)采效果。Andrade Bruining等[43]在巴西北部的Camorim油田使用井下加熱器提供連續(xù)熱源，熔化井筒或油管中的瀝青質(zhì)沉積物，然后將其與產(chǎn)出的原油一起泵送至地面。井下加熱器的維護(hù)成本較高，電力使用較復(fù)雜，其應(yīng)用范圍受到一定的限制。

2.3.3 注入放熱劑將幾種化學(xué)物質(zhì)注入井底，通過(guò)引發(fā)劑和控制劑使其在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱能，熔化已經(jīng)析出的瀝青質(zhì)、石蠟等有機(jī)堵塞物，提高流體的流動(dòng)能力?；瘜W(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體(如CO2或N2)，可以沖散堵塞物形成的“架橋”，提高解堵效果。放熱劑包括多羥基醛與三氧化鉻體系、過(guò)氧化氫與重金屬體系、亞硝酸鹽與銨鹽體系等。Zekri等[44]在油井中使用了放熱劑，用泵輸送氯化銨、硝酸鈉和緩沖液等混合物，緩沖液用于延遲放熱反應(yīng)，直到流體攜帶大量的氮?dú)獾竭_(dá)井底。該技術(shù)的成本較高，對(duì)操作安全性具有較高的要求。

2.4 生物法解堵

生物法解堵是利用厭氧/好氧細(xì)菌或微生物(如真菌)等通過(guò)生物降解的方法處理瀝青質(zhì)沉積物，使瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化為輕烴，從而達(dá)到解堵的目的[45]。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的不同生物法所使用的微生物類型、試驗(yàn)條件及對(duì)瀝青質(zhì)降解的效果對(duì)比如表1所示。采用細(xì)菌處理瀝青質(zhì)沉積物可使其轉(zhuǎn)化為碳和其他組分(如H2O，CO2，N2O，SO2等)并釋放出能量。Almehaideb等[46]利用特殊的微生物對(duì)瀝青質(zhì)沉積堵塞的巖心進(jìn)行處理，結(jié)果顯示堵塞的巖心滲透率提高了54%。

表1 不同生物法所使用的微生物類型、試驗(yàn)條件及對(duì)瀝青質(zhì)降解的效果對(duì)比

生物法具有無(wú)毒性、不易燃等優(yōu)點(diǎn)。但是也存在一些缺點(diǎn)，如微生物一般在高溫、重金屬含量較高的條件下穩(wěn)定性較差；微生物作用過(guò)程緩慢且不易控制，易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。此外，還需提前評(píng)估使用生物法的風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 外力場(chǎng)解堵

采用外力場(chǎng)(包括超聲波、磁力、微波和激光)處理瀝青質(zhì)沉積物的方法見(jiàn)效快，但一般作用范圍有限，且解堵效果與設(shè)備參數(shù)的選擇有較大的關(guān)系。

2.5.1 超聲波作用超聲波產(chǎn)生的空化作用可以使稠油中的長(zhǎng)鏈烷烴分子締合物以及瀝青質(zhì)聚集體解締，破壞瀝青質(zhì)堵塞物的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得稠油的流動(dòng)性增強(qiáng)。超聲波解堵可用于油井和油藏瀝青質(zhì)堵塞物的清洗[52]，穿透能力強(qiáng)，見(jiàn)效快。Kaushik等[53]利用超聲波作用對(duì)石油渣油進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)渣油中瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由13.5%下降到7%，其黏度顯著降低。Shedid等[54]研究發(fā)現(xiàn)，超聲處理可以使原油中瀝青質(zhì)聚集體的尺寸減小，使其分解成細(xì)小的顆粒，增加瀝青質(zhì)在原油中的溶解度。針對(duì)因?yàn)r青質(zhì)沉積導(dǎo)致滲透率明顯下降的巖心，超聲波作用的時(shí)間間隔或頻率的增加可以明顯減小巖心滲透率的下降幅度。2016年，Salehzadeh等[55]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超聲波作用清除瀝青質(zhì)的效果受時(shí)間、功率、頻率和輻射類型等因素影響。2018年，Abdolhossein等[56]認(rèn)為，超聲波作用可以減少瀝青質(zhì)聚集體的平均粒徑，但是根據(jù)瀝青質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同，超聲波作用時(shí)間存在一個(gè)最佳值，并非作用時(shí)間越長(zhǎng)，平均粒徑越小。

2.5.2 磁力作用將強(qiáng)磁裝置安裝在井下，井筒內(nèi)的油流向上舉升時(shí)受到磁場(chǎng)發(fā)生的洛侖磁力作用，可破壞瀝青質(zhì)膠體聚集體，減少瀝青質(zhì)在油管、抽油桿上面的沉積，流動(dòng)阻力減小。2014年，Chen Jiang等[57]采用磁學(xué)技術(shù)和THz-TDS技術(shù)來(lái)改變石油渣油的特性，證實(shí)了磁場(chǎng)作用下瀝青質(zhì)膠體顆粒的分解過(guò)程。安裝在井下的強(qiáng)磁裝置需要下到易沉積的井段，當(dāng)斜井存在抽油桿和油管偏磨時(shí)，形成的鐵屑極易吸附在強(qiáng)磁裝置上。當(dāng)鐵屑堆積量較大時(shí)，容易堵塞井筒，造成油井產(chǎn)量下降。

2.5.3 微波作用2018年，Jaber等[58]研究發(fā)現(xiàn)，微波輻射可以改變?yōu)r青質(zhì)沉積物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖6)，瀝青質(zhì)團(tuán)塊發(fā)生分裂、破碎，隨著微波輻射時(shí)間的增加，破碎后的粒子尺寸減小。微波輻射后瀝青質(zhì)的電荷向陽(yáng)極移動(dòng)，極性減弱，瀝青質(zhì)顆粒上的負(fù)電荷減少，使得瀝青質(zhì)在巖石孔隙或井筒壁面的黏附力減小。用微波輻射對(duì)不同滲透率儲(chǔ)層巖性進(jìn)行滲透率恢復(fù)試驗(yàn)，巖心滲透率有一定的提高，瀝青質(zhì)沉積量減小。此外，當(dāng)微波和超聲波同時(shí)使用時(shí)，對(duì)瀝青質(zhì)沉積物的分散效果更佳。

圖6 微波輻射前后瀝青質(zhì)沉積物的形態(tài)

2.5.4 激光作用Abdulrazag 等[59]在不同的時(shí)間間隔內(nèi)，使用不同的激光強(qiáng)度來(lái)處理瀝青質(zhì)沉積引起滲透性損害的巖石，隨著激光強(qiáng)度的增加，滲透率恢復(fù)值增大。在激光強(qiáng)度為19 mW、處理時(shí)間為1 h時(shí)，可獲得最佳的滲透率恢復(fù)值。當(dāng)處理時(shí)間大于2 h后，滲透率恢復(fù)值未出現(xiàn)明顯改變。

2.6 復(fù)合解堵技術(shù)

復(fù)合解堵技術(shù)是將不同解堵技術(shù)復(fù)合使用，兼顧各技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)其解堵效果。例如使用熱力方法和化學(xué)方法相結(jié)合的熱化學(xué)方法，可以先用有機(jī)化學(xué)溶劑預(yù)沖洗以及浸泡沉積物，再通過(guò)加熱促使沉積物溶解、分散，從而提高解堵效果[60]。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)對(duì)于可能出現(xiàn)瀝青質(zhì)沉積的油井或管道應(yīng)先進(jìn)行評(píng)估、預(yù)測(cè)，沉積風(fēng)險(xiǎn)較大的應(yīng)提前做好沉積抑制工作，減小對(duì)儲(chǔ)層或井筒的傷害，保持常態(tài)化安全生產(chǎn)。

(2)瀝青質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及聚集體形態(tài)的多變性，導(dǎo)致其抑制和解堵技術(shù)的多樣化，今后還需從膠體化學(xué)角度深入研究瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)、聚集/自締合作用、沉積機(jī)理等，對(duì)探索高效抑制和解堵技術(shù)、實(shí)現(xiàn)規(guī)?；I(yè)應(yīng)用具有非常重要的意義。

(3)在全球油價(jià)持續(xù)低迷的態(tài)勢(shì)下，降低生產(chǎn)成本成為目前較嚴(yán)峻的問(wèn)題。在制定施工方案以及研發(fā)瀝青質(zhì)沉積抑制劑時(shí)，應(yīng)深入思考如何降低成本，使油田在保障安全生產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

(4)加強(qiáng)復(fù)合解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用，比如熱化學(xué)法、電化學(xué)生物法、超聲輔助化學(xué)法、水力振動(dòng)輔助化學(xué)法等，充分提升解堵效果，增大作用區(qū)域，避免二次沉積。