油井结蜡在妨碍油田正常生产的同时,增加了油田生产成本,造成了能源浪费。当下油田现场上常用的清防蜡工艺或多或少地存在费用高,劳动强度大,清蜡次数频繁等不足。利用超声波技术进行清防蜡作业有诸多优势,如成本低,工艺简单,无污染等。但是,其作用机理与应用条件及超声波在生产管线中的传播与衰减规律在当前尚缺乏足够的研究,由此影响并制约了该技术的推广及应用。因此,对超声防蜡技术进行深入研究显得尤为必要。本文在分析油井结蜡规律及其影响因素的基础上,分别从超声波的空化效应、机械剪切效应、热效应和原油乳化效应四个方面对超声防蜡的作用机理进行探讨。推导了空化效应的数学模型,借助MATLAB软件对模型进行求解,分析了超声波的频率和声压对空化作用的影响,结果表明,低频率和高声压将有助于提高空化效应的效果。探讨了超声防蜡中热效应的来源并建立了超声作用下含蜡原油温度变化的数学模型。为更好地认识所述装置的防蜡机理,借助气相色谱—质谱联用仪对超声波作用前后的石蜡组分进行分析,证实了超声波作用可以打断C—C键;通过偏光显微镜对上述样品进行观察,发现超声波作用后的蜡晶形态明显改善。建立实验装置,在现有条件下对超声波的传播进行实验研究,分析了频率、波形及管内充填介质对超声波传播的影响。实验表明,20kHz横波在充填水的实验管段中的传播效果能较好地反应超声波在复杂管路中的传播特性,并借助MATLAB软件对该实验条件下的数据进行拟合,得到该实验条件下的衰减系数α=0.02772dB/m,并把该数据用于数值模拟。对地面超声防蜡系统的声场进行数值模拟,研究了换能器的个数、频率、声功率及排布对超声场中声压分布的影响,模拟结果与第四章中的实验结论相吻合,从实验和模拟两个角度进行相互印证。数值模拟结果表明,较低频率和较高功率有利于超声波在固体管壁上的传播,当多个换能器采用同一轴线螺旋状等间距取波长整数倍排布时,地面超声防蜡器激发的超声波在超声场中的声压分布能维持在较好水平。