文昌油田海底輸油管線清蠟技術(shù)研究＊

李強(qiáng) 吳娟 梅平 鄭延成

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司；2.長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）

文昌油田海底輸油管線清蠟技術(shù)研究＊

李強(qiáng)1吳娟2梅平2鄭延成2

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司；2.長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）

對(duì)文昌油田海底管線的固體蠟樣組成進(jìn)行分析，通過(guò)篩選得到一種停產(chǎn)油基型清蠟劑體系及配方：98%主清蠟劑（環(huán)己烷、二甲苯體積比為1∶1）加2%表面活性劑（十二胺、JFC、SPAN60質(zhì)量比為2∶3∶1），并對(duì)清蠟劑體系的清蠟效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油基型清蠟劑體系的清蠟效率可達(dá)80%。最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)停產(chǎn)清蠟機(jī)理進(jìn)行初步探討。

油基型清蠟劑；清蠟率；清蠟機(jī)理

0 引 言

清除設(shè)備和管道內(nèi)的有機(jī)擁堵物，對(duì)于保證輸送設(shè)備的正常運(yùn)行和油田的正常安全生產(chǎn)有重要意義。南海西部文昌油田8-3平臺(tái)至14-3平臺(tái)海底輸油管線經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，輸油量呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)，調(diào)查發(fā)現(xiàn)管線中存在嚴(yán)重的結(jié)蠟現(xiàn)象。本文針對(duì)文昌油田海管有機(jī)物堵塞問(wèn)題開(kāi)展停產(chǎn)清蠟解堵技術(shù)研究，為徹底清除管線內(nèi)部的凝油、結(jié)蠟，達(dá)到減小輸油回壓、減小磨阻的目的提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品物性分析

對(duì)從現(xiàn)場(chǎng)取回的文昌油田海底輸油管線的固體蠟樣及A5和A2油井產(chǎn)出原油進(jìn)行組成分析。具體步驟參照SY／T 7550—2012《原油中蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量測(cè)定法》，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 固體蠟樣和原油組成%

由表1可看出，文昌油田固體蠟樣無(wú)機(jī)鹽成分占11.34%；A5井原油的瀝青質(zhì)含量明顯高于A2井原油，其余成分A5井原油略低于A2井原油。

2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

有機(jī)溶劑：苯、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、正庚烷，均為分析純；柴油、汽煤油，均為工業(yè)純。

表面活性劑：JFC、OP-10、AEO9、拉開(kāi)粉、TW60、TW80、SPAN40、SPAN60、SPAN80、ABS、SDS、OS-15，均為工業(yè)級(jí)。

助劑：十二胺（分析純）。

蠟樣：文昌油田輸油管線中采集的黑蠟樣。

儀器：島津氣相色譜儀GC-2010、萬(wàn)用電爐、DK-98-l型電熱恒溫水浴鍋、AL204型分析天平、恒溫水浴振蕩器。

3 停產(chǎn)清蠟劑體系研究

3.1 油基型清蠟劑的配方設(shè)計(jì)

油基型清蠟劑由有機(jī)溶劑、潤(rùn)濕劑、分散劑以及助劑組成［1］。有機(jī)溶劑對(duì)蠟有很強(qiáng)的溶解性能；潤(rùn)濕劑能使結(jié)蠟表面潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，降低蠟在管道表面的黏附力，有利于蠟的剝離；分散劑的存在提高了有機(jī)溶劑在原油中的分散性、滲透性、冼凈作用等性能，并且能使蠟塊很好的分散在有機(jī)溶劑中；助劑能夠有效提高表面活性劑和有機(jī)溶劑的互溶性。

3.2 有機(jī)溶劑的篩選

有機(jī)溶劑的加入有助于增加原油中的溶劑量，使蠟晶在原油中可以繼續(xù)維持非飽和狀態(tài)。取20 m L溶劑放入試管中，在50℃的恒溫水浴中，恒溫15 min；將蠟樣溶解，制成0.5±0.1 g蠟球，記錄蠟球質(zhì)量，將蠟球放入溶劑中，溶蠟時(shí)間為2 h，測(cè)定其溶蠟率，篩選出溶蠟效果較好的三種有機(jī)溶劑，即甲苯、二甲苯、環(huán)己烷。將三者進(jìn)行兩兩復(fù)配，進(jìn)行溶蠟實(shí)驗(yàn)，當(dāng)環(huán)己烷與二甲苯的體積比為1∶1時(shí)清蠟效果最好，溶蠟性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 復(fù)配后的有機(jī)溶劑的溶蠟性能

3.3 潤(rùn)濕劑的篩選

潤(rùn)濕劑進(jìn)入輸油管后在油管內(nèi)表面產(chǎn)生一層極性水膜，防止蠟晶在管壁附著［2］。用移液管準(zhǔn)確吸取濃度1%的幾種潤(rùn)濕劑10 m L，倒入試管中，將蠟樣用燒杯溶解，將表面光潔的掛片伸入蠟樣中約1 cm深，瞬間取出。待蠟樣干后稱重，約為0.2 g。將掛片用鐵絲掛好，放入試管中，封口。把試管放入恒溫水浴鍋（50℃）中一段時(shí)間，取出、觀察，JFC的潤(rùn)濕效果顯著。有脫蠟現(xiàn)象的掛片潤(rùn)濕情況見(jiàn)表3。

表3 濃度1%的不同潤(rùn)濕劑的潤(rùn)濕清蠟性能

3.4 分散劑的篩選

分散劑可以將未完全溶解的蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)分散于油流中［3］；用移液管吸取待測(cè)表面活性劑樣品10 m L放入試管中，再放入0.2 g蠟樣，密封。將試管放入（85±1）℃的水浴鍋中，待蠟樣完全溶解后，取出試管置于涼水中振蕩約3 min，分散性能最好的表面活性劑為SPAN60。蠟樣分散情況見(jiàn)表4。

表4 濃度1%的不同表面活性劑的分散性能

3.5 助劑復(fù)配體系的篩選

選取十二胺為助溶劑，潤(rùn)濕劑為JFC，分散劑為SPAN60，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)確定復(fù)配體系中三者的質(zhì)量比，得到表面活性劑復(fù)配體系的最佳配方為十二胺∶JFC∶SPAN60＝2∶3∶1。

3.6 油基型清蠟劑體系的確定

通過(guò)上述篩選實(shí)驗(yàn)，最終確定停產(chǎn)油基型清蠟劑體系的配方及組成為：98%主清蠟劑（環(huán)己烷、二甲苯體積比為1∶1）＋2%表面活性劑（十二胺、JFC、SPAN60質(zhì)量比為2∶3∶1）。

4 不同因素對(duì)清蠟劑體系性能的影響

4.1 蠟塊質(zhì)量對(duì)清蠟率的影響

在20 m L上述清蠟劑溶液中加入一定量蠟樣（干燥恒重），在20℃恒溫振蕩器振蕩8 h，濾出未溶物，烘干、冷卻、恒重稱量，計(jì)算清蠟率，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 蠟塊質(zhì)量對(duì)清蠟率的影響

由圖1可知，清蠟率隨所加蠟塊質(zhì)量的增加而降低，說(shuō)明一定量清蠟劑的清蠟?zāi)芰κ且欢ǖ摹?0 m L清蠟劑溶液中加0.5 g蠟樣，清蠟率最高達(dá)81.4%。

4.2 清蠟劑用量對(duì)清蠟率的影響

在不同體積清蠟劑中加入0.5 g蠟樣（干燥恒重），在20℃恒溫振蕩器振蕩8 h，濾出未溶物，烘干、冷卻、恒重稱量，計(jì)算清蠟率，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 清蠟劑用量對(duì)清蠟率的影響

由圖2可知，清蠟率隨清蠟劑體積的增加而增加。40 m L清蠟劑溶液中加0.5 g蠟樣，清蠟率最高達(dá)到94.2%。

4.3 溫度對(duì)清蠟率的影響

在20 m L清蠟劑體系中加入0.5 g蠟樣，在不同溫度下，恒溫振蕩器振蕩8 h，濾出未溶物，烘干、冷卻、恒重稱量，計(jì)算清蠟率，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 清蠟溫度對(duì)清蠟率的影響

由圖3可知，在20～70℃，隨著溫度升高，清蠟率增加。

4.4 清蠟時(shí)間對(duì)清蠟率的影響

在20 m L清蠟劑體系中加入0.5 g蠟樣，在20℃下，恒溫振蕩器振蕩不同時(shí)間，濾出未溶物，烘干、冷卻、恒重稱量，計(jì)算清蠟率，結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，8 h以內(nèi)，隨著清蠟時(shí)間的增加，清蠟率不斷增加，8 h后清蠟率變化不大。

圖4 清蠟時(shí)間對(duì)清蠟率的影響

5 停產(chǎn)清蠟機(jī)理初探

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果探索停產(chǎn)清蠟機(jī)理。油基型清蠟劑進(jìn)入輸油管內(nèi)同原油混合，其中的有機(jī)溶劑將沉積的蠟、膠質(zhì)溶解，同時(shí)，有機(jī)溶劑的加入有助于增加原油中的溶劑量，使蠟晶在原油中維持非飽和狀態(tài)［4］；分散劑可以將未完全溶解的蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)分散于油流中；潤(rùn)濕劑進(jìn)入輸油管后在油管內(nèi)表面產(chǎn)生一層極性水膜，防止蠟晶在管壁附著，具有較好的防蠟作用［5］。

6 結(jié) 論

◆對(duì)南海西部文昌油田現(xiàn)場(chǎng)蠟樣分析結(jié)果表明：無(wú)機(jī)鹽成分占11.34%，有機(jī)成分占88.66%。

◆通過(guò)篩選實(shí)驗(yàn)最終確定停產(chǎn)油基型清蠟劑體系配方及組成為：98%主清蠟劑（環(huán)己烷、二甲苯體積比為1∶1）＋2%表面活性劑（十二胺、JFC、SPAN60質(zhì)量比為2∶3∶1），清蠟率達(dá)80%。

◆油基型清蠟劑體系的清蠟性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明：清蠟率隨所加蠟塊質(zhì)量的增加而降低；隨清蠟劑體積的增加而增加；隨溫度升高而增加；8 h內(nèi)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，清蠟率增加。

◆油基型清蠟劑的清蠟機(jī)理為：通過(guò)具有強(qiáng)溶解性能的有機(jī)溶劑增加原油中的溶劑量、分散劑提高分散性、潤(rùn)濕劑防止蠟晶在管壁附著，達(dá)到清蠟的效果。

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1005-3158（2014）02-0004-03

2014-01-08）

（編輯 石津銘）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.002

中海石油科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目（2011zx05024-004）。

李強(qiáng)，2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，碩士，現(xiàn)在中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司湛江油田化學(xué)公司從事海上油氣田應(yīng)用化學(xué)研究及應(yīng)用工作。通信地址：廣東省湛江市合作路11號(hào)信箱，524057