石油是由多种成分组成的,一般都含蜡,我们日常生活中使用的蜡烛,器物表面打光的各种蜡等,就是典型的石油产品之一。自从人类开采石油以来,就无时无刻不与蜡打着交道。
当然,蜡在油管中的聚积是石油开采过程中令人头痛的难题。我国油田开发中每年在除蜡工程中的投入都是相当大的,所以,蜡也是石油科研人员长期研究的对象之一。
石油蜡是一种固态烃,主要成分为石蜡,它存在于原油、馏分油和渣油中,具有蜡的分子结构,熔点高于30℃。
在油田未开发之前,原油是埋藏在地层中的,这时处于高温、高压条件下,原油大多呈单相液态存在,蜡是完全溶解在原油之中的。在油层的开采过程中,当原油从油层流入井底,再从井底沿井筒举升到井口时,随着压力、温度降低到一定程度后,蜡就从原油中离析出来,形成的结晶颗粒在一定条件下聚集增大并且不断地粘结在油管壁上,这就是油井的结蜡。
调查发现,全球高含蜡的油田不是很多,中东、马拉开波湾、墨西哥、美国得克萨斯等知名产油区,含蜡量都不高,而一些特定区域,包括我国一些油区的古近系—新近系油藏,原油中的蜡含量则很高。
产出高蜡原油的地层具有如下几个特征:(1)几乎均为砂泥质岩系;(2)所有岩系均在低含盐或半咸水环境中形成;(3)大多数地层都含煤层、油页岩或其他高碳质沉积物;(4)生油层大多形成于靠近陆地边缘的湖泊、海湾及三角洲地区;(5)蜡与硫互相不容,即在产出高蜡原油的地层中只产低含硫原油,产出高含硫原油的层系只产低含蜡原油。
人们终于认识到,高含蜡原油反映了某些生油物质的影响,这些物质主要产生于淡水、低含盐的水体和沿海沉积环境中。例如,我国东部大部分油田就形成于这类沉积环境,所以大多高含蜡。高含蜡原油几乎不产于广阔海洋的海相沉积物中,这一点,在我国西部塔里木、四川、鄂尔多斯等海相地层得到验证。
高含蜡原油主要生成在新近纪—古近纪、白垩纪和石炭纪时期的地层中,这些地质历史时期也正是陆生生物极为繁盛的时期。有理由相信,在地质历史中,生油物质至少会有一部分为陆源植物物质,而且正是它们使原油的蜡质大大增加了。
由于各个油田的情况不同,蜡的性质也会各异,加之目前使用、试用的清蜡方法也较多,所以各国石油公司都很注重这一问题。在常规的原油开采过程中,除蜡的方法主要为机械方法、热力学方法及化学方法等。
我国很多油井还是使用传统的刮蜡器等机械方法除蜡,就是采用一种专门的装置将油井井壁上的蜡刮下来,费时又费工,效率也较低。外国一些油田,采用商品化的细菌制品,控制油井结蜡。在生产实践中,人们将固态的或液态的细菌制品注入合适的油井井底,使细菌在那里生长繁殖并不断地氧化原油中的蜡质组分,同时产生有机酸等中间代谢产物,减少原油中的蜡质含量,增加蜡质组分在原油中的溶解度,从而达到控制油井结蜡的目的。
有一种间接的除蜡方法,可利用太阳能进行二次采油。它是在井口将采出的原油加热,再将一部分加热了的原油注回油层中去。从而降低了油层中剩余原油的黏度,使这部分原油易于开采、泵送和处理加工。