水基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑的研制與應(yīng)用

宋連銀朱好華王偉波萬 華張慶祝

(1.中國石油長慶油田分公司采油五廠 2.西安長慶化工集團(tuán)有限公司)

水基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑的研制與應(yīng)用

宋連銀1朱好華2王偉波2萬 華1張慶祝1

(1.中國石油長慶油田分公司采油五廠 2.西安長慶化工集團(tuán)有限公司)

為了克服油基清防蠟劑存在的有毒、易燃、密度小等缺點(diǎn),解決水基清防蠟劑存在的清蠟效率低、防蠟效果差及乳液型防蠟劑穩(wěn)定性差等不足,利用表面活性劑親水親油基團(tuán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將蠟晶改進(jìn)劑均勻地分散在水中,研究出具有低毒不易燃燒、密度較大、清蠟效率高、防蠟效果好等優(yōu)點(diǎn)的水基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,該防蠟劑在最佳的配比條件下,降黏率和動(dòng)態(tài)防蠟率大于70%?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明,采用連續(xù)加藥方式,可有效減少洗井次數(shù),提高油井產(chǎn)油量。

蠟晶改進(jìn)劑 清防蠟劑 含蠟油井 防蠟

油井結(jié)蠟易造成產(chǎn)量下降速度快,熱洗周期和檢泵周期短,抽油機(jī)負(fù)荷上升甚至蠟卡管柱、蠟堵地面管線現(xiàn)象,不僅要投入大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行頻繁的洗井、檢泵作業(yè),又影響了原油產(chǎn)量,制約原油生產(chǎn)[1]。

目前,國內(nèi)油田使用的防蠟劑以油基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑為主,該類產(chǎn)品的主要成分為蠟晶改進(jìn)劑,使用前須用溶解性能較好的有機(jī)溶劑溶解,一般該類有機(jī)溶劑為粗苯、混苯和二甲苯等,其閃點(diǎn)較低、對(duì)操作人員傷害較大,依照SY/T 6300-2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)劃分,產(chǎn)品等級(jí)為ⅡC類。

水基清防蠟劑是一類以水作分散介質(zhì),其中溶有表面活性劑和互溶劑的清蠟劑。表面活性劑主要是胺鹽型、平平加型和OP型、聚醚型和Tween型,也可用硫酸酯化或磺烴基化的平平加型活性劑。由于表面活性劑價(jià)格高,使用濃度大,且清、防蠟效率低,不易推廣[2]。

乳液型防蠟劑是以表面活性劑和蠟晶改性劑為兩種主組分,復(fù)配以低分子醇、有機(jī)溶劑等而成[3]。其中的表面活性劑有油溶性和水溶性兩種,蠟晶改性劑為一種乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,可吸附在蠟晶上,干擾蠟晶生長,防止蠟晶相互的溶解性,兼從金屬表面剝離蠟晶的作用[4]。但在實(shí)際應(yīng)用過程中,存在產(chǎn)品性能不穩(wěn)定,受氣溫變化影響容易出現(xiàn)分層,有機(jī)溶劑毒性大等缺陷。

為解決以上問題,通過大量實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了一種可以直接將蠟晶改進(jìn)劑均勻地分散在水中的方法,成功地解決了現(xiàn)有產(chǎn)品毒性大、閃點(diǎn)低、成本高、穩(wěn)定性差的缺陷,研制出的產(chǎn)品性能兼有水基和油基防蠟劑特點(diǎn),并具有較好的防蠟、降黏性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

清防蠟測試儀;恒溫水浴;電動(dòng)往復(fù)振蕩器;氣相色譜儀;YMS型數(shù)顯液體密度計(jì)。

1.2 藥品

OP-10(工業(yè)品);TX-7(工業(yè)品);十二烷基苯磺酸(工業(yè)品);Span-80(工業(yè)品);Tx-10(工業(yè)品); 1227(工業(yè)品);Tween-60(工業(yè)品);Tween-80(工業(yè)品);十二烷基苯磺酸鈉,1#蠟晶改性劑(美國);2#非離子表面活性劑(工業(yè)品);3#陽離子表面活性劑(工業(yè)品);甲醇(工業(yè)品);p H值試紙。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

(1)合成原理:選擇防蠟性能較好的蠟晶改進(jìn)劑,利用表面活性劑親水親油基團(tuán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將蠟晶改進(jìn)劑均勻地分散在水中,再復(fù)配以低分子醇降低產(chǎn)品凝點(diǎn),即得水基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑。

(2)防蠟率、降黏率按SY/T 6300-2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》測定。

(3)凝點(diǎn)按GB 510-1983《石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測定法》測定。

(4)密度采用YMS型數(shù)顯液體密度計(jì)測定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 油田蠟質(zhì)組分分析

為了更好地分析長慶油田結(jié)蠟特點(diǎn),對(duì)長8層位結(jié)蠟嚴(yán)重的油井混合蠟樣通過氣相色譜儀進(jìn)行全烴分析,分析結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出,隨著碳數(shù)增加,特征峰的峰高先升高后降低。通過對(duì)測試數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)60%以上的蠟質(zhì)組分為C24～C32的飽和烷烴,其中,C29飽和烷烴的含量最高,在10%(w)以上。

2.2 蠟晶改進(jìn)劑的選擇

針對(duì)長8層位混合油樣,將4種蠟晶改進(jìn)劑用二甲苯加熱溶解配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的溶液,依照SY/T 6300-2009的要求進(jìn)行防蠟性能的測試,測試結(jié)果見表1。

表1 蠟晶改進(jìn)劑防蠟性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)Table 1 Experimental performance comparison ofwax crystal modifier

通過實(shí)驗(yàn)可以看出,針對(duì)該油樣,1#蠟晶改性劑有較好的防蠟性能,防蠟率達(dá)到53.7%,降黏率達(dá)到49.1%。

2.3 1#蠟晶改進(jìn)劑對(duì)防蠟性能的影響

為確定1#蠟晶改進(jìn)劑在產(chǎn)品中的最低用量,用二甲苯配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%、4%、6%、8%和10%的蠟晶改進(jìn)劑溶液,依照SY/T 6300-2009標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出,防蠟性能隨著1#蠟晶改進(jìn)劑的濃度升高而升高,當(dāng)1#蠟晶改進(jìn)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6%以后,防蠟率和降黏率增長速度變慢。因此,為保證防蠟性能,1#蠟晶改進(jìn)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在6%以上。

2.4 表面活性劑的選擇

在50 m L比色管中,依次加入3 g 1#蠟晶改進(jìn)劑、37 g水、10 g表面活性劑,加熱至60℃,搖動(dòng)比色管,待蠟晶改進(jìn)劑溶化分散后,降至室溫過濾,用濾紙擦干未分散蠟晶改進(jìn)劑,放入干燥箱2 h后稱量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 蠟晶改進(jìn)劑分散實(shí)驗(yàn)Table 2 Dispersion experiment of wax crystal modifier

從表2可以看出,2#和3#表面活性劑均具有較好的分散蠟晶改進(jìn)劑的能力。

2.5 復(fù)配表面活性劑對(duì)蠟晶改進(jìn)劑分散性能的影響

在50 m L比色管中,依次加入3 g 1#蠟晶改進(jìn)劑、37 g水、10 g 2#和3#復(fù)配表面活性劑,加熱至60℃,搖動(dòng)比色管,待蠟晶改進(jìn)劑溶化分散后,降至室溫后過濾,用濾紙擦干未分散蠟晶改進(jìn)劑,放入干燥箱2 h后稱量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 復(fù)配表面活性劑對(duì)蠟晶改進(jìn)劑分散性能的影響Table 3 Effects of surfactants on dispersion properties of wax crystal modifier

從表3可以看出,當(dāng)2#表面活性劑與3#表面活性劑按質(zhì)量比5∶5和7∶3復(fù)配后,可較好地分散1#蠟晶改進(jìn)劑。

2.6 甲醇對(duì)凝點(diǎn)的影響

我國北方地區(qū)冬季室外氣溫較低,通常-20℃左右,最低可達(dá)-25℃。為保證冬天方便使用,防蠟劑應(yīng)具有較低的凝點(diǎn)。因此,將一定量的表面活性劑、蠟晶改進(jìn)劑和水加入100 m L比色管,分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的甲醇測試凝點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出,產(chǎn)品凝點(diǎn)隨著甲醇含量的升高而降低,為方便冬季使用,甲醇的加入量應(yīng)控制在20%左右。

2.7 各組分對(duì)防蠟性能的影響

為制備出防蠟性能好的水基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案L9(34),見表4。

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和極差分析Table 4 Performance comparison experiment

通過實(shí)驗(yàn)可以看出,實(shí)驗(yàn)5即A2B2C3D3的防蠟率最高,為72.1%。

為了更直觀地反映各因素對(duì)防蠟率的影響規(guī)律和趨勢,以因素水平為橫坐標(biāo),防蠟率的平均值為縱坐標(biāo),繪制因素與指標(biāo)趨勢圖(圖4)。

根據(jù)各因素各水平的平均值,按照均值大小選取優(yōu)水平為A3B3C2D3,依照A3B3C2D3配方比例,室內(nèi)合成新型防蠟劑樣品與按A2B2C3D3制備的樣品進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

表5 性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)Table 5 Field test

通過實(shí)驗(yàn)可以看出,采用A3B3C2D3方案合成的新型防蠟劑防蠟性能要優(yōu)于A2B2C3D3和在用油基防蠟劑。因此,確定最佳方案為A3B3C2D3,即w(2#表面活性劑)為13%,w(蠟晶改進(jìn)劑)為7%, w(3#表面活性劑)為8%,w(甲醇)為21%,w(水)為51%。

2.8 現(xiàn)場應(yīng)用情況

表6 現(xiàn)場試驗(yàn)情況Table 6 Field test

2013年8月,該新型防蠟劑在長慶油田4口油井進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)塊原油凝固點(diǎn)高、結(jié)蠟嚴(yán)重,現(xiàn)場采取連續(xù)加藥的方式,平均加藥周期為10天,加藥量為25 kg,現(xiàn)場試驗(yàn)情況見表6。

從表6可以看出,現(xiàn)場在使用新型高效防蠟劑后,油井平均產(chǎn)量提高,洗井周期延長4倍以上,減少洗井次數(shù)12次,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論

(1)通過室內(nèi)研究,找到了一種可以將蠟晶改進(jìn)劑分散在水中的方法,解決了現(xiàn)有防蠟劑毒性大、閃點(diǎn)低、易燃燒、穩(wěn)定性差等缺陷,與目前在用產(chǎn)品相比,原料成本下降40%以上。

(2)利用正交試驗(yàn),確定了水基蠟晶改進(jìn)劑型防蠟劑的最佳制備參數(shù)為:w(2#表面活性劑)為 13%,w(蠟晶改進(jìn)劑)為7%,w(3#表面活性劑)為8%,w(甲醇)為21%,w(水)為51%。

(3)現(xiàn)場應(yīng)用情況表明,該防蠟劑可有效減輕抽油機(jī)負(fù)荷,延長油井熱洗清蠟和檢泵周期4倍以上,具有較好的現(xiàn)場應(yīng)用前景。

[1]陳馥,曲金明,王福祥,等.油井清防蠟劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].石油與天然氣化工2003,32(4):386-370.

[2]曹懷山,楊丙飛,姜紅,等.油溶性清防蠟劑CL292[J].油田化學(xué),2001,18(4):297-298.

[3]朱好華,馬勇,杜彪,等.防凍乳狀型防蠟劑YZ238的研制[J].石油與天然氣化工,2009,38(3):241-244.

[4]趙杰.分散劑解決蠟沉淀問題[J].國外油田工程,2001,17(8): 20-21.

Development and application of water-based wax crystal modifier type paraffin inhibitor

Song Lianyin1,Zhu Haohua2,Wang Weibo2,Wan Hua1,Zhang Qingzhu1
(1.The 5th Oil Production Factory,PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710021, Shaanxi,China;2.Xi’an Chanqing Chemical Group Co.,Ltd,Xi’an 710018,Shaanxi,China)

In order to solve the disadvantages of toxic,combustible,lower density of oil-based paraffin remover,and low paraffin removal efficiency and control effect poor stability of emulsion paraffin inhibitor of water-base paraffin remover,based on the structure of hydrophilic and/or lipophilic group in surfactant,the wax crystal modifier dispersed in water homogeneously.Waterbase wax crystal modifier type paraffin inhibitor has been developed.It has advantages of low toxicity,incombustible,high density,high efficiency of paraffin removal and paraffin control effect.The laboratory result showed that viscosity reduction rate and dynamic wax inhibiting rate were both more than 70%respectively under the best proportion condition.The field result indicated that it could decrease the times of washing well and improve the production of oil well by using continuous dosing.

wax crystal modifier,wax removing/inhibiting agent,waxy production well,wax inhibition

TE358+.2

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2014.05.014

2014-03-04;編輯:馮學(xué)軍

宋連銀(1968-),石油生產(chǎn)管理工程師。1990年7月畢業(yè)于長慶石油學(xué)校鉆井專業(yè),2003年7月西安石油大學(xué)工商管理專業(yè)畢業(yè),獲管理學(xué)學(xué)士學(xué)位。主要從事油氣田采輸工藝的管理與技術(shù)研究工作。