準(zhǔn)噶爾盆地春光油田清防蠟劑試驗研究

鄭延成，李衛(wèi)晨子，侯玲玲 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

毛為成，邢德剛 （河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽473132）

準(zhǔn)噶爾盆地春光油田清防蠟劑試驗研究

鄭延成，李衛(wèi)晨子，侯玲玲 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

毛為成，邢德剛 （河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽473132）

采用溶液法合成了苯乙烯－馬來酸高碳醇酯－丙烯酰胺三元共聚物，通過評價清蠟、分散和防蠟性能篩選出表面活性劑AP-4、JFC和CDA，正交試驗優(yōu)選出了表面活性劑比例，在優(yōu)選出的表面活性劑型清蠟分散體系中加入不同量的三元共聚物制備出了清防蠟劑CPB。結(jié)果表明，表面活性劑復(fù)配體系的清蠟率可以達到85%，防蠟率為25.38%；通過加入8%三元共聚物于活性劑混合體系后防蠟率大幅提高，復(fù)配試劑加量為0.8%時，原油凝固點降低7℃，防蠟率大于60%。

清防蠟劑；共聚物；合成；表面活性劑

我國大部分原油含蠟量高，原油中的蠟在地層條件下通常以液體形式存在，在開采過程中，隨著溫度和壓力的下降，原油溶蠟?zāi)芰档停為_始結(jié)晶析出在井壁周圍和生產(chǎn)套管內(nèi)，對儲層造成傷害，油井結(jié)蠟嚴(yán)重影響油井正常生產(chǎn)［1，2］。因此，油井的清防蠟是保證含蠟原油正常生產(chǎn)的一項重要技術(shù)措施。目前清防蠟法主要有化學(xué)法和物理法 （如常規(guī)熱法和機械法），化學(xué)清防蠟法因其可以降低原油中蠟的析出溫度，減少蠟的析出量，因而不僅可以解決油井結(jié)蠟的問題，而且還可減輕原油在地面管線、輸油設(shè)備以及儲罐中的沉積問題，除此之外，化學(xué)清防蠟劑通常從油套管環(huán)形空間注入，不影響油井正常生產(chǎn)和其他作業(yè)，因而化學(xué)清防蠟劑在各大油田廣泛應(yīng)用［3］。準(zhǔn)噶爾盆地春光油田屬于特高孔、特高滲油藏，平均孔隙度35.3%，滲透率3729.4×10－3μm2，油田平均含蠟量6.9%，析蠟點平均僅有23℃，而地層平均溫度只有42℃ （1000m深度），平均溫度梯度為2.87℃/100m，距井口300m以內(nèi)結(jié)蠟尤為嚴(yán)重，刮蠟、清蠟周期在3～15d，作業(yè)頻繁。為此，筆者針對原油性質(zhì)，篩選了清蠟分散性好的表面活性劑，合成共聚物防蠟劑，通過復(fù)配優(yōu)化選擇了清防蠟劑。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

試驗材料如下：馬來酸酐，丙烯酰胺，苯乙烯，二十二醇，對苯二酚，BPO；苯，甲苯，二甲苯等有機溶劑；春光油田蠟樣 （凝固點85℃），春光油田原油；AT，AK，AP-4，OS-15，AEO9，CDA等活性劑。

1.2 三元共聚物防蠟劑合成

1）共聚 按摩爾比6∶1∶1稱取一定量單體的馬來酸酐、丙烯酰胺、苯乙烯投入四口燒瓶中，再加入溶劑苯，攪拌并緩慢升溫；當(dāng)溫度穩(wěn)定后，分次加入引發(fā)劑過氧化苯甲酰，反應(yīng)8h后停止加熱；將產(chǎn)物倒入燒杯中冷卻后抽濾，得到的淡黃色粉末狀固體即為苯乙烯－馬來酸酐－丙烯酰胺共聚物。反應(yīng)式如下：

2）酯化 稱取一定量的共聚產(chǎn)物與二十醇，按照等質(zhì)量分?jǐn)?shù)比混合于三口瓶中，加入催化劑對甲苯磺酸和溶劑甲苯；攪拌升溫，將溫度控制在120℃，反應(yīng)4h；冷卻得到的淺黃色蠟狀固體即為酯化產(chǎn)品。用堿水洗滌后再用大量蒸餾水洗至中性，減壓蒸餾后冷卻即得到提純后的苯乙烯－馬來酸酯－丙烯酰胺共聚物 （簡寫為PMAS）。反應(yīng)式如下：

1.3 試驗方法

1）溶蠟性能測試 用移液管準(zhǔn)確吸取一定量的液體，記此體積為V，放入試管中，然后將試管放入50℃恒溫水浴鍋中恒溫15min；稱取蠟樣0.5g左右，記此質(zhì)量為m。將石蠟放入已恒溫的試管中，并開始計時，仔細(xì)觀察溶蠟情況，待石蠟全部溶完之后，停止計時，記下溶蠟時間t（min）。按公式μ＝m/（V·t）計算溶蠟速度。

2）清防蠟性能測試 按SY/T 6300-1997采油用清防蠟劑通用技術(shù)條件測試防蠟率和清蠟率。防蠟劑評價條件：熱源溫度55℃，冷源溫度20℃。

3）分散性能測試 在10ml樣品的試管中，加入固體蠟樣0.2g；將試管放入90±1℃的水浴中，待蠟樣完全熔化后，取出趁熱振蕩，在室溫下靜止后觀察蠟樣分散情況。

4）降凝性能測試 按照GB/T510-83的規(guī)定，測試原油加劑前后的凝固點。試驗所用春光油田蠟樣的凝固點為85℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑篩選

根據(jù)文獻 ［4］選取常用的有機溶劑苯、甲苯、二甲苯、柴油、煤油等，在50℃水浴中進行溶蠟性能評價。測試結(jié)果表明，甲苯的溶蠟速率為4.87mg/（ml·min），苯和二甲苯次之，分別為3.65和6.36mg/（ml·min）；煤油和柴油的溶蠟效果比較差，僅為1.22和2.12mg/（ml·min）。可見甲苯的溶蠟性能最好，所以選擇甲苯為溶劑。

2.2 清防蠟組分性能

選用幾種常用表面活性劑配制成0.5%的溶液，三元聚合物用甲苯配成0.5%的溶液；測試60℃的清蠟、防蠟性能和蠟樣分散情況；選用春光油田蠟樣，凝固點為85℃。試驗結(jié)果見表1。

表1 單劑綜合性能

從表1可以看出，AT的分散和清蠟效果較好，但是防蠟效果差，只有5.32%；JFC分散效果不是很好，防蠟率相對比較高；AP-4和CDA的分散、清蠟性能都比較好；PMAS的清蠟性能較差，但防蠟率最高。

2.3 活性劑的正交試驗

將選出的清蠟、分散效果較好的3個單劑AP-4、JFC和CDA進行正交配比，按照表2列出的量配制好溶液，通過考察三元聚合物加量0.5%時的清蠟性能，選出活性劑型清蠟分散劑，找出合適配比。

表2 活性劑正交配比試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果可以看出，最優(yōu)組成為A3B2C2，即AP-4、JFC和CDA的質(zhì)量比為5∶3∶3時，防蠟率最高，將此優(yōu)化組成命名為CPR系列。優(yōu)化后試劑按照標(biāo)準(zhǔn)測試得到其清蠟率可以達到85%，防蠟率為25.58%，高于其他配比時的清蠟率。

2.4 表面活性劑與三元聚合物復(fù)配物性能評價

由前面試驗結(jié)果知，優(yōu)化后的表面活性劑體系的分散和清蠟性能較好，但防蠟性能較差，因此有必要提高其防蠟性能。一般來說，高分子防蠟劑在濃度很低的情況下就能與蠟晶形成遍布整個原油組織中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而阻止蠟晶的析出，不僅能夠改變蠟晶的大小和結(jié)構(gòu)，起到防蠟作用，而且可以減少形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和凝膠的傾向，降低原油凝固點，改善原油低溫流變性［5］。合成的苯乙烯－馬來酸酐－丙烯酰胺二十醇酯防蠟率較高，達到33%，因此，將之與清蠟分散劑進行混合，以制備出兼具分散、清蠟和防蠟的復(fù)合用劑。

1）降凝性能 由于選出的活性劑體系CPR是水溶性的，溶劑和三元聚合物都是油溶性的，因此加少量乳化劑和有機溶劑甲苯使其成為均一乳液，以便于使用。改變?nèi)酆衔镌诨旌象w系中的含量（4%～20%），測試其降凝效果，結(jié)果見表3。

表3 不同加量下復(fù)配溶液的降凝性能

由表3可以看出，在CPR中加入適量的聚合物有助于降低原油凝固點，含有20%聚合物的混合體系的凝固點隨著加劑量增加而降低；但當(dāng)原油中混合物加量達到1%時，降凝幅度反而下降，三元聚合物本身是一種高凝固點的聚合物，用量過高，造成凝固點上升?；旌象w系中聚合物含量為4%、8%和12%時 （混合體系分別記為防蠟劑CPA、CPB和CPC），降凝幅度分別為7.5、8和7℃。聚合物含量8%時降凝幅度最大。綜合表3結(jié)果可知，降凝效果并不與苯乙烯－馬來酸醇酯－丙烯酰胺三元聚合物含量成正比，原因可能是在合適加量時聚合物與表面活性劑有著更好的協(xié)同作用，有利于聚合物體系與蠟形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低蠟樣的凝固點。

2）防蠟性能 選取降凝效果好的CPA、CPB和CPC進行防蠟試驗。在含蠟原油中加不同量的CPA、CPB和CPC，控制油浴溫度為55℃，冷水溫度為20℃，考察其防蠟性能，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出：在加量為0.8%時，防蠟劑CPB的防蠟率可以達到60.33%，比其他復(fù)配試劑的防蠟率高。隨著加量的增加，防蠟率在增加，但是CPB依然是防蠟效果最好的。而新疆TY防蠟劑的防蠟率比較低，其防蠟率小于25%。

從試驗過程還發(fā)現(xiàn)，隨著加量的增加，其降凝幅度小于防蠟率的增加幅度，原因可能是因為含蠟原油在測試管中的冷凝管空間小，蠟晶擴散慢；而防蠟裝置中結(jié)蠟管始終浸于油中，蠟晶微粒的擴散過程進行得較迅速，所以不易在管壁上析出或者不易使蠟晶相互連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其難以形成整塊堅硬的蠟塊，因此防蠟效果較明顯。

圖1 聚合物復(fù)配試劑防蠟性能

3 結(jié) 論

1）篩選出綜合性能單劑的較好的是AP-4，JFC和CDA。正交復(fù)配測試其清蠟分散性能，在配比為AP-4∶JFC∶CDA＝5∶3∶3時清蠟、分散性能好。

2）合成的苯乙烯－馬來酸二十醇酯－丙烯酰胺三元共聚物，加量0.5%時，防蠟率可以達到31.73%；與清蠟分散劑復(fù)配后，防蠟性能有大幅度提高，含8%聚合物的混合體系在加劑量為0.8%時防蠟率可以達到60.33%。

［1］李明忠，趙國景，張貴才，等.油基清蠟劑性能研究 ［J］.石油大學(xué)學(xué)報，2004，88（2）：61～63.

［2］王備戰(zhàn)，鄒遠(yuǎn)北，周隆斌.油田開發(fā)后期油井清蠟防蠟方法 ［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2003，10（3）：26～27.

［3］康萬利，董貴喜.表面活性劑在油田中的應(yīng)用 ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［4］裴鐵民，鄭延成，劉俊龍，等.油井清洗劑的配方篩選及性能評價 ［J］.石油天然氣學(xué)報，2010，32（4）：371～374.

［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）：51～58.

Experiment on Paraffin Removal-inhibition Agent for Chunguang Oilfield of Junggar Basin

ZHENG Yan-cheng，LI Wei-chenzi，HOU Ling-ling，MAO Wei-cheng，XING De-gang （First Author’s Address：College of Chemistry and Environmental Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

Styrene，maleic acid ester and acrylamide copolymer was synthesized as paraffin inhibition agent in the solution of toluene.Surfactants AP，JFC and CDA were screened out by evaluating wax-removing dispersing，dissolving and inhibiting ability.Then the optimum component was determined through orthogonal experiment.Paraffin removal-inhibition agent CPB was researched by evaluating the paraffin inhibition and pour point of the mixtures of surfactants and copolymer.The result indicates that paraffin inhibiting rate and paraffin removal rate of optimum surfactants are 25.58%and 85%respectively，while paraffin inhibiting rate of surfactant complex containing 8%of copolymer is more than 60%，pour point of crude oil decreases by 7℃at amount of 0.8%CPB.

paraffin removal/inhibition agent；copolymer；synthesis；surfactant

TE358.2

A

1000-9752 （2012）02-0144-04

2011-09-21

湖北省重點科研基金項目 （2004X006）。

鄭延成 （1965-），男，1989年撫順石油學(xué)院畢業(yè)，博士，教授，現(xiàn)從事油田化學(xué)教學(xué)與研究工作。

［編輯］ 蕭 雨