延長油田高含蠟原油防蠟劑篩選

杜寶偉，張 潔，陳 剛，趙延杰，李永飛

（1.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065；2.延長油田股份有限公司，陜西西安 710068）

延長油田原油飽和壓力在6～7 MPa，初期投產(chǎn)后由于原始壓力高于飽和壓力，蠟不容易析出，而一般一年后許多井的地層壓力降到7 MPa 以下，此時壓力低于飽和壓力，油中的低烴類組分不斷逸出，降低了原油對蠟的溶解能力，因而使初始結(jié)晶溫度升高。壓力愈低，分離的氣體愈多，結(jié)晶溫度增加得愈高，由此容易導(dǎo)致地層原油結(jié)蠟，堵塞地層，致使油井產(chǎn)量下降[1-3]。從延長油田某采油廠的油樣分析發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)原油的蠟質(zhì)、瀝青膠質(zhì)類成分含量較為接近，含蠟量偏高（11 %～20 %），凝固點低（8～25 ℃），同時由于地層水所含的Ca2+、Mg2+、Ba2+、HCO3-等離子，隨著油井的生產(chǎn)和注水的進行，地層壓力和溫度不斷的下降，在油井近井地帶就容易產(chǎn)生無機鹽類沉積和有機物凝析形成的混合堵塞，也是導(dǎo)致油井近井地帶堵塞的主要因素[4,5]。本文針對目前延長油田油井結(jié)蠟現(xiàn)狀，為了預(yù)防井下及管道內(nèi)產(chǎn)生蠟的沉積堵塞，影響油井產(chǎn)量及原油的運輸生產(chǎn)，進行了有針對性的研究，篩選出了適合的防蠟劑[2,3,6]。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

分析天平（JD210-4）、紅外光譜儀（PE Paragon 1000，美國PE 分析儀器公司）、旋轉(zhuǎn)粘度計（NDJ-79）；原油為延長油田采油廠油井井口取樣原油，防蠟劑為實驗室自制產(chǎn)品，其余化學(xué)試劑均為分析純，使用前未經(jīng)進一步純化。

1.2 實驗方法

參考SY/T 6300-1997 采油用防蠟劑防蠟率測定方法，結(jié)合實驗室條件，采用自制實驗裝置（見圖1），測定蠟沉積量ma，按公式（1）計算：

圖1 防蠟效果評價裝置示意圖

式中：ma－蠟沉積量，g；mt－蠟沉積量與結(jié)蠟管的總質(zhì)量，g；me－結(jié)蠟管的質(zhì)量，g。

防蠟率f 的計算，見公式（2）：

式中：f－防蠟率，%；m0－空白試液的蠟沉積量，g；mf－加劑試液的蠟沉積量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 單體防蠟劑篩選

制備了三種防蠟劑CH-1、CH-2、CH-3，分別向200 mL 原油中加入1 000 mg/L 的防蠟劑，在恒溫水浴鍋中使油溫保持在25 ℃下，用循環(huán)泵向結(jié)蠟管中泵入5 ℃、10 ℃、15 ℃不同的循環(huán)水。在30 min 后分別測量不同溫度下的結(jié)蠟量，結(jié)果（見表1）。由表1 可見，從不同溫度來看，CH-2 的防蠟率都是最好的。故在單體防蠟劑中選用CH-2 作為該原油的防蠟劑。

表1 不同類型防蠟劑的防蠟率

2.2 蠟溶解速度的測定

取防蠟劑加入到油樣中，記錄溶解時間，根據(jù)防蠟劑初始稱重和取出稱重之間的差量計算出溶解速度，結(jié)果（見表2）。

表2 三種防蠟劑在油樣中溶解速度

從實驗情況看，CH-1 及CH-3 在25 ℃條件下的熔解率都大于CH-2，但其溶解速度過大不滿足要求。CH-2 在25 ℃條件下溶解速度適中，根據(jù)實驗室數(shù)據(jù)計算，能滿足400 天左右的防蠟需要，能夠達到有效防蠟的要求。

2.3 防蠟劑用量的考察

分別向200 mL 原油中加入不同量的CH-2，在恒溫水浴25 ℃下，用循環(huán)泵向結(jié)蠟管中泵入5 ℃、10 ℃、15 ℃的循環(huán)水，在30 min 后分別測量不同溫度下的結(jié)蠟量，結(jié)果（見表3）。由表3 可見，防蠟率隨CH-2 加量的增加而增大，加量從800 mg/L 到2 000 mg/L，其防蠟率顯著增加，當(dāng)用量到2 500 mg/L 時其防蠟率雖然增加，但增加幅度不大?？紤]到經(jīng)濟效益，最佳用量選用2 000 mg/L。

表3 CH-2 用量對防蠟率的影響

2.4 防蠟劑的復(fù)配

為了考慮防蠟劑的復(fù)配防蠟效果，分別向原油中加入CH-1 和CH-2 的不同比例混合的1 000 mg/L 防蠟劑，評價其防蠟效果，結(jié)果（見表4）。由表4 可見，CH-1：CH-2＝1：2 復(fù)配時的防蠟率最好。與表3 對照可見，復(fù)配物的防蠟效果幾乎都優(yōu)于單體酯化物，其原因可能是混合酯鏈發(fā)揮協(xié)同作用要優(yōu)于單獨酯鏈作用，可以針對不同碳數(shù)區(qū)間的蠟起作用，改善了低溫時的處理效果。

進一步考察了最佳復(fù)配比例的復(fù)配防蠟劑用量對防蠟效果的影響，結(jié)果（見表5）。由表5 可見，防蠟率隨防蠟劑加量的增加而增大，加量從800 mg/L 到2 000 mg/L 時，防蠟率顯著，用量到2 500 mg/L 時，其防蠟率雖然增加但增加幅度不大，考慮到經(jīng)濟效益，最佳用量為2 000 mg/L。

表4 不同比例復(fù)配劑的防蠟率

表5 復(fù)配劑用量對防蠟率的影響

綜上實驗數(shù)據(jù)所得：針對延長原油的防蠟效果來看，本文采用CH-1：CH-2 =1：2 的復(fù)配防蠟劑，加劑量為2 000 mg/L。

2.5 復(fù)合防蠟劑的評價

采用上述實驗篩選出的防蠟劑，對延長油田不同采油廠的油樣進行了性能評價，按最佳用量2 000 mg/L加入CH-1：CH-2 =1：2 的復(fù)配防蠟劑，結(jié)果（見表6）。由表6 可見，六個油樣在不同測試溫度下的防蠟率均取得較好的效果，對吳旗油樣的防蠟效果稍差，在溫度為5 ℃，防蠟率在60 %～70 %，10 ℃時防蠟率在50 %～60 %，15 ℃時防蠟率在40 %～50 %，隨著溫度的增加防蠟率呈下降趨勢。

表6 復(fù)配劑對不同原油的防蠟性能

表6 復(fù)配劑對不同原油的防蠟性能（續(xù)表）

2.6 復(fù)配防蠟劑的降粘作用

在原油中按最佳用量加入CH-1：CH-2 =1：2 復(fù)配防蠟劑后，評價了不同溫度下加劑前后原油的粘度（采用延長定邊油樣），結(jié)果（見表7）。由表7 可見，該復(fù)配防蠟劑具有優(yōu)良的降粘作用，在不同溫度下降粘率均在50 %以上，最高可達97.51 %。

表7 復(fù)配劑的降粘效果

2.7 防蠟劑防蠟效果微觀分析

采用偏光顯微鏡對原油中蠟晶的結(jié)構(gòu)進行了分析，結(jié)果（見圖2）。由圖2 可見，未加防蠟劑時，原油中有明顯的大量蠟晶存在，加入防蠟劑后含蠟油中的蠟晶消失，說明新型防蠟劑有抑制固相基團沉積的能力，能起到抑制蠟晶聚集的效果，這與宏觀上的防蠟、降粘效果一致。

3 結(jié)論

圖2 加劑前后原油的顯微結(jié)構(gòu)

（1）篩選出了適用于延長油田原油的酯基防蠟劑，復(fù)配防蠟劑CH-1：CH-2=1：2 時的防蠟率最好且均高于單體防蠟劑的防蠟率，最佳加量為2 000 mg/L，其防蠟率較高滿足實際需要。

（2）對延長原油的加劑前后原油的粘溫性以及加劑前后原油的流變性的研究發(fā)現(xiàn)，該防蠟劑能使延長原油原有的粘度及剪切應(yīng)力減小，利于原油的流動并達到防蠟?zāi)康摹?/p>

（3）對加劑前后原油的顯微結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，加入防蠟劑后含蠟油中的蠟晶消失，說明新型防蠟劑有抑制固相基團沉積的能力。

［1］ 樊平天，許金良，陳剛，鄧強.延長油田低效油藏高效開發(fā)技術(shù)的思考［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（6）：76-80.

［2］ 陳剛，湯穎，鄧強，等.聚丙烯酸酯類防蠟劑的合成與性能研究［J］.石油與天然氣化工，2010，39（2）：140-143.

［3］ 陳剛，湯穎，于洪江，等.聚合物稠油降凝劑的合成與性能研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報，2010，25（3）：66-68.

［4］ 廖剛，尹忠，陳大鈞.不同結(jié)構(gòu)星型聚合物防蠟劑的防蠟率研究［J］.應(yīng)用化工，2005，34（1）：45-48.

［5］ 馬俊濤，黃志宇.聚合物防蠟劑的研制及其結(jié)構(gòu)對性能的影響［J］.西安石油學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2001，16（4）：45-48.

［6］ 廖久明，江曉玲，陳峰.CRT-2 聚合物放蠟劑的研制［J］.石油與天然氣化工，2002，30（4）：202-210.