南海東部海上油田堵塞物分析研究

黃 孟，石華前

(中海油能源發展工程技術油田化學分公司，廣東 惠州 516086)

海上石油平臺在生產運行中經常出現不可預知的問題[1-4]。目前，南海東部某油田，其生產流程中一級分離器后的過濾器被堵塞，針對該堵塞物需要查找原因，以便制定相應的對策。該油田使用了一種清水劑產品，該清水劑屬于甲基丙烯酸及其酯類化合物或丙烯酰胺類化合物。通過對堵塞物的分析研究，結果顯示，該堵塞物不是由清水劑造成，排除了清水劑的因素。

1 試驗部分

1.1 水的分離及分析

取32.6g堵塞物置于燒瓶中，加入86mL二甲苯，加熱至回流，利用水和二甲苯共沸這一特性分離出其中的水份，并記錄分出的水量。

1.2 殘余物中油溶組分的分離及分析

將1.1中的殘余物過濾，收集濾渣并置于100 mL的小燒杯中，加入約50毫升沸程為60～90℃的分析純石油醚，充分攪拌后用布氏漏斗抽濾，收集固體不溶物，按同樣的方法分別用石油醚、二甲苯將殘余物洗至濾液基本無色，最后再用丙酮洗滌兩次，合并濾液，并將殘余物置于烘箱中于105℃下烘干，稱重，記錄。然后采用減壓蒸餾的方法將濾液中的石油醚、二甲苯和丙酮等易揮發組分除去，剩余的物質(油溶性組分)留樣進行紅外光譜分析。

1.3 殘余物中水溶組分的分離及分析

將1.2中干燥后的殘余物加入到約50mL去離子水中，充分攪拌后用布氏漏斗抽濾，重復兩次，合并濾液。最后將不溶的殘余物置于烘箱中于105℃下烘干，稱重，記錄。然后采用減壓蒸餾的方法將濾液中的水份去除，剩余的物質(水溶性組分)留樣進行紅外光譜分析，最終不溶于油相也不溶于水相的殘余物(不溶性組分)烘干后進行X射線衍射分析。

1.4 儀器分析

將油溶性組分、水溶性組分和不溶性組分分別按進行稱重，紅外，X射線等分析測試。

2 分析與討論

2.1 堵塞物中水份含量為8.0g，約占總堵塞物量的25%。

2.2 油溶性組分的分析與討論

去除有機溶劑后的油溶組分重約10.4g，約占總堵塞物量的32%，其照片如圖1所示，從圖1中可以看出，油溶組分為黑色粘稠狀物質，極其類似原油。

圖1 油溶組分的照片

油溶組分的紅外光譜圖如圖2所示。

圖2 油溶組分的紅外光譜圖

其中，位于3400cm-1左右的峰是由某些極性基團如-OH、-NH和/或-SH等的振動引起；位于2850～2970 cm-1之間的一系列峰是由烷烴中的甲基和亞甲基引起；位于1450 cm-1左右的峰歸屬為直鏈烷烴中甲基的振動；位于1580 cm-1左右的峰則可能由某些芳烴上的碳氫振動引起；而波數低于1000 cm-1的指紋區的峰歸屬則不能確定，可能是由各種復雜的化合物引起。

從以上分析可知，油溶性組分主要是由各種烷烴和芳烴組成，即油溶組分可能是原油或原油的幾種組分的混合物。

通常，油田污水系統中常用的清水劑的主組分均為甲基丙烯酸及其酯類化合物或丙烯酰胺類化合物，而在這兩大類聚合物的紅外光譜中，其典型的特征振動峰為位于1740 cm-1(甲基丙烯酸及其酯類化合物)或1680 cm-1(丙烯酰胺類化合物)左右處的羰基(C=O)的振動峰。因此只需要將油溶性組分的紅外光譜圖與上述兩類化合物的紅外光譜圖進行比較即可得知油溶性組分中是否含有上述組分。

圖3給出的是上述兩類聚合物的典型化合物的紅外光譜圖。其中藍線是聚甲基丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯(2∶5)的共聚物的標準紅外光譜，紅線是聚丙烯酰胺的標準紅外光譜。

圖3 聚甲基丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酰胺的標準紅外光譜

通過將這兩張標準譜圖與油溶性組分的紅外光譜圖進行比對，可發現油溶性組分中沒有兩張標準譜圖中所具有的強而尖的、位于1740或1680 cm-1左右的羰基振動峰，因此可基本斷定油溶性組分中不含丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯酰胺類共聚物，它最可能是原油或原油的幾種組分的混合物。

2.3 水溶性組分的分析與討論

實驗結果表明，在用精度為0.01g的天平進行分析時，水洗前后殘余物的重量變化不明顯，表明有機溶劑洗滌后的堵塞物中基本不含有水溶性物質；將濾液(水)蒸干后，也未發現有明顯殘余，這也表明有機溶劑洗滌后的堵塞物中基本不含有水溶性物質。

2.4 不溶組分的分析與討論

不溶組分為淺灰色粉末狀物，約為14.2g，占總堵塞物量的43%其實有很少量的透明的晶粒，用手觸摸時，感略有顆粒感，其照片如圖4所示。

圖4 不溶組分的照片

將不溶物研細，進行粉末X射線衍射分析，所得結果如下圖5所示。

圖5 不溶組分的粉末X射線衍射譜圖

通過計算機軟件，將所得譜圖與軟件自帶的數據庫中的數據進行比對，可知，此不溶物主要是由二氧化硅(31%，相對含量，下同)、正長石(10%)和方解石(59%)組成。

3 結果討論

3.1 堵塞物主要是由水(25%)、油溶性組分(32%)和不溶性組分(43%)組成。

3.2 通過觀察和紅外分析可知，油溶性組分可能是原油或是原油的幾個組分的混合物；通過與標準譜圖對比可知，油溶性組分中不含有常規聚丙烯酰胺和聚丙烯酸及其酯體系的清水劑。通過觀察和X射線衍射分析可知，不溶性組分主要是由二氧化硅(31%)、正長石(10%)和方解石(59%)組成。

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