原油防蠟劑FLJ－1的合成及性能評(píng)價(jià)

李建波，稅 敏，蔣崎嶼，鐘小芳，李 穎

(1.西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，成都 610500;2.川慶鉆探工程有限公司，成都 610000)

我國(guó)大部分原油蠟含量高(＞20%，甚至高達(dá)40%)，原油中蠟在地層條件下通常以液體形式存在，在開采和運(yùn)輸過(guò)程中，隨著溫度和壓力下降，原油溶蠟?zāi)芰档?，蠟結(jié)晶析出在井壁周圍、生產(chǎn)套管和運(yùn)輸管線內(nèi)，對(duì)儲(chǔ)層形成傷害［1］，對(duì)原油的集輸和長(zhǎng)距離輸送也帶來(lái)很大的難度。近年來(lái)，用原油防蠟劑改善含蠟原油流變性的化學(xué)改性技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受重視［2－3］。本研究合成了聚合物型原油防蠟劑FLJ－1，并對(duì)其防蠟性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑及儀器

丙烯酸甲酯、馬來(lái)酸酐、苯乙烯、十八醇、偶氮二異丁腈(AIBN)、對(duì)甲苯磺酸(PTSA)、甲苯、無(wú)水乙醇，成都科龍化工試劑廠，均為分析純;原油，由青海油田提供。

ZDWH型調(diào)溫電熱套，北京中興偉業(yè)儀器有限公司;NDJ－79型黏度計(jì)，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司;HH－601超級(jí)恒溫水浴，金南儀器制造有限公司;WQF－520紅外光譜儀，KBr壓片。

1.2 原油防蠟劑FLJ－1的合成

1.2.1 聚合物中間體

在帶有冷凝回流和電動(dòng)攪拌裝置的三口燒瓶中，分別加入一定量的馬來(lái)酸酐、丙烯酸甲酯、苯乙烯和甲苯溶劑，再加入偶氮二異丁腈引發(fā)劑，在60℃下反應(yīng)5 h，制得共聚物中間體。

1.2.2 原油防蠟劑FLJ－1

在共聚物中間體中加入十八醇，再加入對(duì)甲苯磺酸引發(fā)劑，反應(yīng)溫度為140℃，5 h后停止反應(yīng)，制得橙紅色的原油防蠟劑FLJ－1粗產(chǎn)物，再用無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，80～90℃下烘干，粉碎，即得橙紅色粉末狀共聚物原油防蠟劑FLJ－1。

1.3 原油析蠟點(diǎn)的測(cè)定

將原油預(yù)處理后，采用HH－601超級(jí)恒溫水浴和NDJ－79型黏度計(jì)，按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0522—2008《原油析蠟點(diǎn)測(cè)定 旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法》進(jìn)行測(cè)定［4］。

1.4 結(jié)蠟量和防蠟率的測(cè)定

利用冷指法原理，按照我國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6300—2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》，在自制實(shí)驗(yàn)裝置中，測(cè)定結(jié)蠟量和防蠟率［5］。此自制實(shí)驗(yàn)裝置中，主要包括結(jié)蠟管、數(shù)顯恒溫磁力攪拌器、低溫恒溫槽、轉(zhuǎn)子、水槽、燒杯、溫度計(jì)。原油預(yù)處理后，將其放入水槽中，通過(guò)恒溫磁力攪拌器控制原油溫度，恒溫一定時(shí)間，將結(jié)蠟管浸入原油中，在結(jié)蠟管中通過(guò)低溫恒溫槽通入循環(huán)水，控制循環(huán)水溫度，使石蠟在結(jié)蠟管上沉積，測(cè)定結(jié)蠟量和防蠟率。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)轉(zhuǎn)子模擬管道中原油的剪切作用，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有參考性。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜分析

合成產(chǎn)物提純后，進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果見圖1。1733.69 cm－1處是C==O的特征吸收峰，在 1164.79，1060.66 cm－1處出現(xiàn) C—O 的伸縮振動(dòng)峰，而在3000～3100 cm－1間沒(méi)有sp2 C—H的特征峰，證明反應(yīng)物間發(fā)生有效地聚合反應(yīng)。

圖1 FLJ－1的紅外光譜圖

2.2 防蠟劑FLJ－1濃度對(duì)原油析蠟點(diǎn)的影響

根據(jù)原油防蠟的吸附－共晶理論，加入防蠟劑時(shí)的溫度必須高于蠟在其中全部融化的溫度，防蠟劑隨原油冷卻與石蠟共晶或吸附而起防蠟作用;同時(shí)，為了消除原油的“記憶”效應(yīng)，保證實(shí)驗(yàn)油樣流變測(cè)定參數(shù)的重復(fù)性和可比性，先將原油進(jìn)行預(yù)處理，將原油置于恒溫浴中密閉加熱至80℃，恒溫1 h后取出，降至室溫，在暗處放置48 h。取5杯預(yù)處理后的原油，分別加入原油防蠟劑FLJ－1，考察防蠟劑FLJ－1濃度對(duì)原油析蠟點(diǎn)的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 防蠟劑FLJ－1濃度對(duì)原油析蠟點(diǎn)的影響

從圖2看出，防蠟劑FLJ－1能有效地降低原油的析蠟點(diǎn)，濃度為600 mg/L時(shí)，使原油的析蠟點(diǎn)降低14℃。

2.3 不同循環(huán)水溫下防蠟劑濃度FLJ－1對(duì)防蠟率的影響

在燒杯中加入500 mL預(yù)處理后的原油，預(yù)熱至55℃，依次加入不同加量的防蠟劑FLJ－1，攪拌10 min，以1.0℃/min的速率降溫至27℃，為了減小誤差，在不同循環(huán)水溫下進(jìn)行防蠟劑的防蠟效果比較，每組測(cè)定時(shí)間為30 min。結(jié)蠟量計(jì)算公式如下:

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

防蠟率f計(jì)算公式如下:

式中 ，m0為空白試液的蠟沉積量，g;mf為加防蠟劑試液的蠟沉積量，g。

在不同循環(huán)水溫下，考察防蠟劑FLJ－1濃度分別對(duì)結(jié)蠟量和防蠟率的影響，結(jié)果見圖3和圖4。

圖3 不同循環(huán)水溫下，F(xiàn)LJ－1濃度對(duì)結(jié)蠟量的影響

圖4 不同循環(huán)水溫下，F(xiàn)LJ－1濃度對(duì)防蠟率的影響

從圖3和圖4看出，在不同循環(huán)水溫下，防蠟劑FLJ－1加量為600 mg/L時(shí)，防蠟率最高，與防蠟劑FLJ－1對(duì)析蠟點(diǎn)影響的結(jié)論一致。循環(huán)水溫為5℃時(shí)，防蠟率達(dá)最高，為66.6%。此時(shí)，防蠟劑FLJ－1分子與原油中大部分蠟共晶或吸附于蠟晶表面，形成相對(duì)穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

(1)由紅外分析可知，以甲苯作為溶劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，馬來(lái)酸酐、丙烯酸甲酯和苯乙烯發(fā)生了有效的聚合，再與十八醇充分酯化，合成得到原油防蠟劑FLJ－1，與目標(biāo)設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)一致。

(2)防蠟劑FLJ－1能與原油中的石蠟分子相互作用，有效降低析蠟點(diǎn)和結(jié)蠟量，達(dá)到一定防蠟效果。在其濃度為600 mg/L時(shí)，使析蠟點(diǎn)降低14℃。在循環(huán)水溫5℃下，防蠟劑FLJ－1濃度為600 mg/L時(shí)，防蠟率最高，為66.6%，但防蠟劑FLJ－1濃度與防蠟率不是線性的。

［1］劉忠運(yùn)，陸曉峰，湯超，等.油田清防蠟劑的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)［J］.當(dāng)代化工，2009，38(5):479 －483.

［2］王瑋，左建東，汪紅.前南高蠟原油降凝劑的研究［J］.鉆采工藝，2008，31(增刊1):85 －87.

［3］李傳憲，張春光，孫德軍.降凝劑結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)原油化學(xué)改性的影響及流變學(xué)改進(jìn)機(jī)理［J］.化學(xué)通報(bào)，2002，65(11):762－766.

［4］Kulkarni M M，Lyer K.Effects of pour－ point depressants on Indian crude oils［J］.SPE 95976 － MS，2005.

［5］Uba E，Ikeji K，Onyekonwu M.Measurement of wax appearance temperature of an offshore live crude oil using laboratory light transmission method［J］.SPE 88963 － MS，2004.