原油管道防蜡新技术-特种合金防蜡

在原油输送管道内，易出现残留石蜡和垢的沉积，导致管道内的有效通流截面减小，造成输油困难，降低输量，并存在安全隐患。针对石油开采及运输中出现的结蜡与结垢的问题，国内公司通过研究合金组分、微观结构和电化学催化作用以及清防蜡和垢效果之间的相互影响规律，设计并优化由多元合金所构成的清防蜡和垢技术结构和参数，丰富和发展清防蜡和垢的作用机理，开发出了一种新型的、适用较广的特种合金防蜡防垢装置，改变了磁性材料、机械和化学清防蜡和垢的弊端，提高了石油开采与运输的效益。

目前国内防蜡主要技术

近年来， 国内外研究者通过对石油管道输送中蜡和垢的沉积过程和形成机理进行了大量的试验和理论研究， 从不同角度探讨蜡和垢沉积的影响因素，研制和开发出了多种清防蜡和垢的技术及产品， 使得石油开采过程中的结蜡和结垢问题得到了一定程度的缓解。目前， 国内外清防蜡技术主要可以分为物理清防蜡技术和化学清防蜡技术两大类， 所采用的清防垢技术主要为化学法。

在油田集输油系统中常用的清防蜡技术主要包括如下几个方面。１） 改变管材的性质。可采用玻璃钢管、 塑料管道， 以及将与蜡晶结合力较弱的涂料涂在金属管道上等方法改变管材的性质。对于玻璃钢管和塑料管道，其表面光滑， 使石蜡在管壁的结晶核心有所减少， 因此蜡晶颗粒不易在管壁沉积； 涂料因为具有极性，涂在管道壁上可以形成极性的表面， 因而不利于非极性的石蜡沉积。２） 增加石蜡在原油中的溶解度。其主要方法包括加热、 地面管线保温以及向原油中掺入轻质组分或其他溶剂油等。３） 磁防蜡。磁防蜡技术是通过对原油进行磁处理， 进而减少石蜡在管道表面的析出和结晶， 并阻碍蜡晶聚结， 从而起到防蜡的作用。４）生物防蜡技术。微生物防蜡技术是结合含蜡原油的特点和原油蜡沉积的机理， 通过试验筛选出适合所选油样的菌种， 利用微生物本身及其代谢产物的作用， 达到原油输送过程中防蜡的目的。５） 化学防蜡技术。化学防蜡技术主要是通过加入化学药剂來起到防蜡的作用。采用该方法操作方便， 且不影响油井正常生产和其他作业， 除具有防蜡效果外， 还可以起到降凝、 降粘和解堵的作用， 因而是目前应用最广泛的一种防蜡方法。６）超声波复合防蜡技术。超声波复合防蜡技术是把向原油中添加防蜡剂防蜡与超声波振荡器防蜡结合起来的一种有效的新的防蜡技术。当原油通过超声波振荡器时，由振荡器振荡产生的声化作用可以有效地破坏和延缓石錯结晶， 也在一定程度上降低了原油的表面张力； 同时它还可以使原油和防蜡剂得到更充分的混合， 有助于提高防蜡效果。这种防蜡技术已经在油田的生产实际中得到了应用， 取得了较好的防蜡效果。

特种合金防蜡防垢

根据多组元特种合金的设计思想， 并结合实际应用， 综合考虑合金元素的物理化学性质， 开发出含有多种主要组元的合金 Cu 、Ni、Zn、Pb、Fe、Sn、Co、Ag及其制备方法。研究发现， 该合金材料具有使原油中的蜡或者胶体物质呈悬浮状态， 不易聚集或吸附于管壁上， 具有较好的清防蜡和垢的作用。针对石油开采及运输中结蜡与结垢的技术问题， 研究了合金组分、 微观结构和电化学催化作用以及清防蜡和垢效果之间的相互影响规律， 设计并优化了由多元合金所构成的清防蜡和垢技术结构和参数， 丰富和发展了清防蜡和垢的作用机理， 开发出了一种新型的、适用较广的特种合金防蜡防垢装置， 改变了磁性材料、 机械和化学清防蜡和垢的弊端， 提高了石油开采与运输的效益

特种合金的多主元带来的高熵效应能够有效地降低系统的自由能，抑制合金各组元在凝固过程中的扩散行为，增进主元间的相容性，从而在很大程度上阻止金属间化合物的形成，获得单相固溶体结构，是一类新型的特种合金材料。由于合金元素的固溶度远远高于平衡浓度，该合金材料在原子和纳米尺度具有更为精细的结构，如纳米胞状组织、层片组织等，使合金具有新颖的物理化学性能，如特殊的电化学催化活性等。管路式特种合金防蜡防垢工具是通过这种合金电化学作用改变液体的活性，利用合金与液体物质中组分的电负性差，使其在相关系统中具有某种静电催化活性，能够使从其表面流过的液体中组分的静电位发生改变和产生极化效应，将产生沉淀或聚集的物质分散和处于悬浮状态或溶解状态，避免发生凝结或团聚，有效防止和延缓水垢和石蜡在管道壁上的凝结。

特种合金防蜡防垢装置具有节能、环保、高效、低成本和长寿命的特点， 可广泛应用于石油输送、石油化工和油水分离等领域。（赵德银）