一種乳液型清防蠟劑的研制及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)

徐 勇，高鋒博，李金靈，朱世東，張 樂(lè)，馬禧慶，白一凡

（1.陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710021；2.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065；3.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065）

一種乳液型清防蠟劑的研制及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)

徐 勇1，高鋒博1，李金靈2，朱世東3，張 樂(lè)2，馬禧慶2，白一凡3

（1.陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710021；2.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安 710065；3.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065）

針對(duì)新安邊區(qū)塊油井原油性質(zhì)、蠟質(zhì)特點(diǎn)及油井結(jié)蠟規(guī)律，研制開(kāi)發(fā)出一種乳液型清防蠟藥劑，該藥劑的溶蠟率為0.025g/min、防蠟率為38.53%，且穩(wěn)定性良好。對(duì)新安邊4口高含蠟油井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該清防蠟劑可使抽油井平均清蠟周期從1.57月/次延長(zhǎng)到5.2月/次，單井清蠟次數(shù)平均減少5.3次/年，應(yīng)用效果顯著。

乳液清防蠟劑；含蠟原油；乳化

我國(guó)大部分原油含蠟量高，蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)10%的原油幾乎占整個(gè)產(chǎn)出原油的90%，有的甚至高達(dá)40%～50%[1]。隨著石油開(kāi)發(fā)向縱深方向發(fā)展，蠟沉積現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，石油開(kāi)采過(guò)程中的蠟沉積問(wèn)題已成為我國(guó)各大油田亟需解決的難題之一。目前的清防蠟技術(shù)中，廣受歡迎的是化學(xué)清防蠟技術(shù)，是通過(guò)加入化學(xué)藥劑將已沉積在管壁上的蠟溶解或分散開(kāi)，使其重新溶解或以小顆粒的形態(tài)懸浮于原油油流中并隨著油流流出，常用的化學(xué)藥劑有油基清防蠟劑、水基清防蠟劑和乳液型清防蠟劑，從各國(guó)清防蠟劑的發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)環(huán)保的要求來(lái)看，未來(lái)清防蠟劑的發(fā)展方向是制備高效、穩(wěn)定、安全無(wú)毒且易存儲(chǔ)的乳液型清防蠟劑[2]。乳液型清防蠟劑克服了油基型清防蠟劑對(duì)人體毒害性較大和水基型清防蠟劑受溫度影響較大的缺點(diǎn)[3]。基于此，本文研究開(kāi)發(fā)了一種乳液型清防蠟劑并對(duì)新安邊區(qū)塊油井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，結(jié)果表明該乳液型清防蠟劑效果良好，可有效延長(zhǎng)油井清蠟周期，減少洗井次數(shù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料和儀器

試驗(yàn)材料：煤油、石油醚、二甲苯、乙醇、丙酮、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷，0π-10、水楊酸鈉、油酸鈉、正戊醇。

試驗(yàn)用原油和蠟塊取自新安邊油田。

試驗(yàn)儀器：H18641型原油動(dòng)態(tài)結(jié)蠟儀、85-2型恒溫磁力攪拌器、CP214型電子天平，501型恒溫循環(huán)水水浴鍋。

1.2 試驗(yàn)方法

防蠟率和溶蠟速率的測(cè)定根據(jù)SY/T6300-2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》。

2 清防蠟劑的室內(nèi)研究

2.1 清防蠟劑主要成分

該乳液型清防蠟劑主要由主劑有機(jī)溶劑、表面活性劑、堿性調(diào)節(jié)劑、互溶劑及水組成。

清防蠟劑中主要成分為有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑在已沉積蠟的溶解過(guò)程中起主要作用[4]。以前常用的清蠟溶劑有二硫化碳、四硫化碳、二氯甲烷等含硫、含氯溶劑、一些極性與蠟分子相近的溶劑以及化工過(guò)程中的副產(chǎn)品等[5]，但是這些溶劑不僅毒性大，還會(huì)溶于原油中對(duì)后續(xù)的原油加工過(guò)程產(chǎn)生不利影響，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，含硫、含氯等毒性較大的溶劑逐漸被各油田摒棄[6]。因此，試驗(yàn)過(guò)程中，選擇毒性較小、市售常見(jiàn)有機(jī)溶劑進(jìn)行了不同溫度下的溶蠟速率測(cè)定，結(jié)果（見(jiàn)表1）。由表1可以看出，隨著溫度的升高，溶劑的清蠟速率逐漸加快，鑒于試驗(yàn)用油井原油析蠟點(diǎn)在38℃左右，后續(xù)試驗(yàn)溫度在40℃時(shí)進(jìn)行。40℃時(shí)，二甲苯和石油醚的溶蠟速率最快，分別為0.0195g/min和0.0188g/min。另外，這幾種溶劑中，二甲苯的密度最大，為0.86g/cm3，溶蠟性強(qiáng)，與其他的主劑和溶劑互溶性好，因此，以二甲苯作為主劑有機(jī)溶劑。

在清蠟劑中加入表面活性劑，利用表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透、分散和清洗作用，不僅可以幫助有機(jī)溶劑沿沉積蠟的縫隙和蠟與油井管壁的裂縫滲入，促進(jìn)沉積在管壁表面上的蠟從管壁面脫落，被油流帶出油井，提高蠟溶解速度，還可以通過(guò)表面活性劑在蠟晶表面或結(jié)蠟表面的吸附，起到防蠟作用[7]。由于非離子型表面活性劑在穩(wěn)定性、乳化性以及耐硬水方面上的優(yōu)勢(shì)，選用非離子型表面活性劑0π-10作為表面活性劑。

另外，堿與蠟中的瀝青質(zhì)等極性物質(zhì)可發(fā)生反應(yīng)生成能溶于水的產(chǎn)物，在研究過(guò)程中加入堿性調(diào)節(jié)劑水楊酸鈉和油酸鈉，它們與瀝青質(zhì)中的-COOH、-OH等基團(tuán)作用生成-COONa和-ONa等相應(yīng)的鹽，不僅提高瀝青質(zhì)在水中的分散能力，還能增加乳狀液中水相的極性，減少乳化劑在水相中的溶解度，提高乳狀液的穩(wěn)定性[8]。

表1 有機(jī)溶劑溶蠟速率

同時(shí)，在該乳液清防蠟劑中，還加入了正戊醇作為互溶劑，用以增加油與水的相互溶解度，促使蠟晶溶解而進(jìn)入油流中。

2.2 清防蠟劑性能評(píng)價(jià)

2.2.1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 良好的穩(wěn)定性是乳液型清防蠟劑研制過(guò)程中需考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素，為了得到乳化狀態(tài)良好的清防蠟藥劑，根據(jù)清防蠟劑的技術(shù)指標(biāo)、各項(xiàng)成分和作用效果，設(shè)計(jì)了10組清防蠟劑配方，首先對(duì)它們的乳化狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果（見(jiàn)表2）。可以看出，放置2 h后，10組配方中第8組與第9組乳化狀態(tài)較好，后續(xù)對(duì)這兩組配方放置觀察5天，仍沒(méi)有明顯分層（見(jiàn)圖1和圖2）。

圖1 第8組放置1、3、5天的乳化效果

圖2 第9組放置1、3、5天的乳化效果

另外，除了制備和儲(chǔ)存時(shí)需穩(wěn)定外，乳液型清防蠟劑到達(dá)井底后在井底溫度下必須立即破乳，否則難以起到清防蠟作用，對(duì)這兩組配方進(jìn)行40℃下的破乳試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)9組配方可以快速完全破乳。因此，選擇9組作為此乳液型清防蠟劑的配方。

2.2.2 技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià) 依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，采用晶態(tài)溶蠟法進(jìn)行溶蠟速率的測(cè)定，采用結(jié)蠟觀法測(cè)定清防蠟劑的防蠟率，對(duì)9組配方進(jìn)行溶蠟率和防蠟率測(cè)定，得到平均溶蠟率為0.025g/min，防蠟率為38.53%，溶蠟速率和防蠟率性能均較好，完全符合SY/T6300-1997《采油用清防蠟劑通用技術(shù)條件》中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)的要求。

表2 不同配方乳液型清防蠟劑量2 h后乳化狀態(tài)

3 清防蠟劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

自2015年10月至2016年11月，對(duì)新安邊油田其中4口高含蠟油井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)施前后對(duì)比（見(jiàn)表3），清防蠟效果顯著。加入該藥劑后清蠟周期明顯延長(zhǎng)，使清蠟周期由平均1.57月/次延長(zhǎng)到5.2月/次，甚至更長(zhǎng)，也就是說(shuō)使清蠟周期由7.6次/年降低到2.3次/年，按單口井加藥1次平均1.0萬(wàn)元，每年每口井節(jié)省5.3萬(wàn)元，推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益顯著。

表3 新安邊油井加入清防蠟藥劑前后情況對(duì)比

4 結(jié)論

（1）研制了一種安全、穩(wěn)定的乳液型清防蠟藥劑，確定復(fù)配體系為：V（有機(jī)溶劑）：V（乳化劑）：V（表面活性劑）：V（互溶劑）：V（堿性調(diào)節(jié)劑）：V（水）=12:0.7:0.5:0.1:0.2:6.5。

（2）該乳液型清防蠟劑的溶蠟速率為0.025g/min、防蠟率為38.53%，均符合相關(guān)要求。

（3）該乳液型清防蠟劑的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，可使抽油井平均清蠟周期從1.57月/次延長(zhǎng)到5.2月/次，單井清蠟次數(shù)平均減少5.3次/年。

［1]董智勇，王明勇，黃文輝.高蠟原油開(kāi)發(fā)中的清防蠟技術(shù)進(jìn)展［J］.能源與節(jié)能，2013，（1）：49-51.

［2]王毛毛，董穎女，熊青昀，等.油井清防蠟劑的國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展［J］.石油化工應(yīng)用，2014，33（12）：6-8.

［3]程宗強(qiáng)，喬煒娟，等.化學(xué)清防蠟劑在江漢油田的應(yīng)用和展望［J］.油氣井測(cè)試，2006，15（3）：72-74.

［4]呂雷，李克華，張權(quán).清防蠟劑的作用機(jī)理及影響因素［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2011，12（2）：17-20.

［5]李明忠，趙國(guó)景，張貴才，等.油基清蠟劑性能研究［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，28（2）：61-64.

［6]趙杰.分散劑解決蠟沉淀問(wèn)題［J］.國(guó)外油田工程，2001，17（8）：20-21.

［7]黃河，譚磊.化學(xué)清防蠟劑在公山廟油田的應(yīng)用和展望［C］.第二屆油田化學(xué)劑質(zhì)量管理、檢測(cè)與應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)，2009：183-186.

［8]廖久明，王秀艷，王國(guó)宇.新型乳狀液清防蠟劑的研究［J］.日用化學(xué)工業(yè)，1998，（6）：14-18.

The development and the field test of an emulsifier paraffin removal and inhibition

XU Yong1，GAO Fengbo1，LI Jinling2，ZHU Shidong3，ZHANG Le2，MA Xiqing2，BAI Yifan3
（1.Shanxi Yan'an Petroleum and Gas Limited Company，Xi'an Shanxi 710021，China；2.College of Chemistry and Chemical Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；3.College of Materials Science and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

According to the oil property,waxy character and wax deposition law of Xinanbian oil well,an emulsifier paraffin removal and inhibition was developed.The wax dissolution rate and ratio of paraffin control of which are 0.025g/min and 38.53%,respectively.Then the potion was applied to four oil wells of Xinanbian,the results show that for average well washing the wax removal period was reduced from 1.57 months per time to 5.2 months per time,and well washing was reduced by 5.3 times per year because of the usage of the potion.

emulsifier paraffin removal and inhibition；waxy crude oil；emulsive state

TE358.2

A

1673-5285（2017）09-0015-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.004

2017－08-07

陜西省青年科技新星計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2016KJXX-13、2017KJXX-49；陜西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：1482、1501。

徐勇，男，陜西延安石油天然氣有限公司勘探開(kāi)發(fā)處，高級(jí)工程師。