玉門油田原油降凝劑的研制

李來紅

中國石油玉門油田鉆采工程研究院，甘肅 酒泉 735019

0 前言

我國原油大多含蠟量高，屬于高凝點高蠟原油。 隨著外界溫度的降低，原油中的蠟晶會結(jié)晶析出，蠟晶的增多，會逐漸形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使原油失去流動性，給原油的開采和運輸帶來極大的困難［1］。原油降凝劑又稱低溫流動改進(jìn)劑（PPD），是一類可以降低石油及油品凝固點，改善其低溫流動性的高分子聚合物［2］。 玉門油田原油凝點較高，其中青西油田原油凝點為18 ℃，鴨兒峽油田原油凝點為20 ℃。 酒東油田原油凝點為20 ℃，冬季管輸原油困難。 為便于油田自產(chǎn)原油集輸，中國石油玉門油田鉆采工程研究院與中國石油大學(xué)合作進(jìn)行了玉門油田原油降凝劑的研制與生產(chǎn)，研發(fā)的降凝劑產(chǎn)品效果良好。

1 原油降凝劑實驗室配方的研發(fā)

1.1 原油物性分析測試

由于降凝劑的降凝效果與原油的組成、性質(zhì)密切相關(guān)，其分子結(jié)構(gòu)必須與原油中蠟晶的結(jié)構(gòu)相匹配［3］。 因此，在設(shè)計降凝劑前，應(yīng)對油樣進(jìn)行物性分析。 分析內(nèi)容主要包括原油的凝點、含水量、密度、蠟含量、析蠟點等。分析結(jié)果見表1。

1.2 降凝劑的合成

1.2.1 合成原理

單體MA（馬來酸酐）與SA（十八酯）在一定比例下通過引發(fā)劑的作用發(fā)生聚合反應(yīng)，生成帶有極性側(cè)鏈和非極性碳鏈的梳狀聚合物。 其極性部分抑制蠟晶生長，非極性部分與原油中的蠟晶共晶析出，破壞蠟晶的結(jié)晶次序，抑制蠟晶形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低原油凝點，改善原油的低溫流動性［4-10］。

表1 原油物性分析

1.2.2 正交試驗條件優(yōu)化

影響降凝效果的因素很多，例如單體配比、反應(yīng)溫度、引發(fā)劑用量、反應(yīng)時間、降凝劑加入量等等。 所以，本試驗以正交試驗確定其最優(yōu)條件。正交試驗設(shè)計見表2，正交試驗實施見表3。

表2 正交試驗設(shè)計

表3 正交試驗實施表

由表3 可以看出，以降凝幅度為依據(jù)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為四因素三水平的降凝幅度之和，K1、K2、K3 為四因素三水平降凝幅度的平均值，R 為極差， 根據(jù)極差大小確定四種因素對降凝幅度的影響主次順序為： 單體配比＞引發(fā)劑＞時間＞溫度，由此，確定降凝劑最優(yōu)合成條件：單體配比為1∶1，溫度為85 ℃，引發(fā)劑用量為1.0%，反應(yīng)時間為6 h。

1.2.3 玉門油田原油降凝劑合成工藝條件

根據(jù)正交試驗結(jié)果，優(yōu)化反應(yīng)條件，得到玉門原油降凝劑的最佳合成工藝方案，見表4。

表4 玉門原油降凝劑反應(yīng)條件

2 原油降凝劑工業(yè)化試生產(chǎn)

在原油降凝劑工業(yè)化試生產(chǎn)過程中，實驗室對原油降凝劑配方進(jìn)行了調(diào)整。 通過調(diào)整反應(yīng)物摩爾比、引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，使生產(chǎn)的降凝劑產(chǎn)品滿足質(zhì)量指標(biāo)要求。 工業(yè)化試生產(chǎn)出1.5 t 原油降凝劑產(chǎn)品，產(chǎn)品性質(zhì)評價結(jié)果見表5。

原油降凝劑產(chǎn)品性質(zhì)評價試驗結(jié)果表明， 針對酒東、青西、鴨兒峽油田原油特性研制的原油降凝劑，降凝效果良好，產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 試生產(chǎn)原油降凝劑產(chǎn)品性質(zhì)

3 降凝劑礦場試驗

分別在柳6 井、青1-8 井開展了原油降凝劑現(xiàn)場試驗。 加劑后，原油凝點的變化見表6～7 和圖1。 試驗結(jié)果表明，柳6 井、青1-8 井原油凝點可以降至5.0 ℃以下，滿足使用要求。

表6 柳6 井加劑后原油凝點

表7 青1-8 井加劑后原油凝點

由圖1 可看出，柳6 井、青1-8 井加劑后原油黏度也明顯降低。

圖1 柳6 井、 青1-8 井加劑前后原油黏度-溫度曲線

4 結(jié)論

a）經(jīng)過玉門原油降凝劑的室內(nèi)研究、工業(yè)化試生產(chǎn)和礦場試驗，最終確定了玉門原油降凝劑的最佳生產(chǎn)配方（最佳配比為馬來酸酐∶十八酸（摩爾比）為1∶1，引發(fā)劑用量1.0%，反應(yīng)時間6 h，反應(yīng)溫度85 ℃），該配方原料易得、生產(chǎn)工藝簡單、降凝效果顯著，符合玉門原油降凝標(biāo)準(zhǔn)。

b） 研制生產(chǎn)出的原油降凝劑可將原油凝點從19 ℃降至5 ℃以下，降凝幅度13 ℃以上，降凝效果顯著。

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