稠油瀝青分散劑的篩選及效果研究

向 晶，唐善法，劉志明，劉 進(jìn)

(1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢 430000;2.中國石油西北油田分公司塔河采油三廠，新疆阿克蘇 842016)

我國西部某油田富含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，部分生產(chǎn)井瀝青質(zhì)含量高達(dá)50%以上，油藏流體在油層和地面的表現(xiàn)差異較大，具有高熱敏性。隨著油藏開采程度的不斷加深，外來流體的侵入造成油藏流體組成發(fā)生很大變化，破壞了原油體系的相平衡狀態(tài)，導(dǎo)致原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等有機(jī)固相組分不斷析出、沉積［1］，使部分孔喉受到堵塞，巖石滲透率明顯下降，導(dǎo)致原油產(chǎn)量及注水量的降低［2］。堵塞物在井筒中不斷沉積，將增加原油舉升阻力，堵塞油管及油套環(huán)空，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致油井停產(chǎn)［3］。目前常用的清除瀝青質(zhì)沉積方法有減小剪切力及壓力降、定期刮管清除、溶劑處理、注入分散劑［4－5］等，其中注入分散劑由于具有分散效果好、施工安全、環(huán)保等特點(diǎn)成為解決瀝青堵塞問題的有效途徑［5－6］。這類分散劑的主要作用是將瀝青質(zhì)分子包圍使其穩(wěn)定在原油中，而不發(fā)生絮凝和沉積造成堵塞［6］。本研究考察了幾種分散劑的溶解和分散性能，篩選出對堵塞物溶解效果最好的分散劑XJ－2，并對其性能進(jìn)行評價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

分散劑WD－06，主要成分為甲苯，山東萬達(dá)有限公司;JX－108，主要成分為胺類，河北省河間市吉祥石油助劑有限公司;CL－5，主要成分為十二烷基苯磺酸，HSMY－J北京匯思明遠(yuǎn)能源技術(shù)有限公司;MCS，主要成分為聚醚多元醇，石油大學(xué);XJ－2，主要成分為長烷基鏈環(huán)狀醇醚，石油大學(xué)。堵塞物樣品，國內(nèi)西部某油田瀝青堵塞物垢樣，堵塞物組分分析見表1。原油，國內(nèi)西部某油田脫水油樣，物理性質(zhì)見表2。

表1 膠質(zhì)瀝青質(zhì)析出井堵塞物組分分析 %

表2 原油組分及物理性質(zhì)分析

1.2 儀器

HH－4恒溫水浴鍋，上海錦屏儀器儀表有限公司;DZF－1恒溫干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司;NDJ－4旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，上海賽德利思精密儀器儀表有限公司。

2 結(jié)果與討論

2.1 分散劑的篩選

2.1.1 分散劑對瀝青堵塞物的溶解性

分別取5種分散劑(純劑)10 mL加入25 mL比色皿中，放入60℃水浴中預(yù)熱15 min，加入約3.000 0 g塊狀堵塞物，搖勻后置于60℃恒溫電熱水浴鍋中溶解1 h，濾出剩余未溶解垢樣，在60℃恒溫干燥箱中干燥2 h，取出剩余垢樣，計(jì)算溶解速率及溶解率，結(jié)果見表3。

表3 不同類型分散劑對瀝青的溶解性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表3看出，上述5種分散劑對瀝青堵塞物均具有一定的溶解能力，且分散劑XJ－2溶解率均高于其他分散劑，這是因?yàn)樵摲稚┲鲃┦呛h(huán)狀和長烷基鏈的表面活性劑，可吸附在瀝青質(zhì)分子上，形成瀝青質(zhì)的空間穩(wěn)定層穩(wěn)定瀝青質(zhì)。其次，其含一種陰離子表面活性劑作為滲透劑，為分散劑快速進(jìn)入有機(jī)沉積物內(nèi)部形成通道，提高分散劑的溶解效果。

2.1.2 分散劑對石蠟的溶解性

采取相同實(shí)驗(yàn)方法，考察瀝青分散劑XJ－2和CL－5對不同生產(chǎn)井蠟質(zhì)堵塞物的溶解效果，并將溶解后的濾液置于冰箱中，降溫觀察蠟再次析出時(shí)溫度，結(jié)果見表4。

表4 分散劑XJ－2對蠟樣溶解性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表4看出，2種分散劑對蠟質(zhì)堵塞物均具有良好的溶解能力。60℃下浸泡1 h，可將蠟質(zhì)堵塞物全部溶解。但對濾液的降溫過程中，添加分散劑XJ－2的濾液在溫度降至－12℃時(shí)仍無蠟質(zhì)堵塞物析出，說明分散劑XJ－2對蠟質(zhì)堵塞物有良好的抑制作用。綜合考慮，選擇XJ－2為瀝青分散解堵劑。

2.2 溫度對溶解能力的影響

固定其他條件，考察溫度對分散劑XJ－2溶解效果的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 溫度對分散劑XJ－2溶解速率的影響

從圖1看出，分散劑XJ－2對堵塞物的溶解速率隨溫度升高呈增加趨勢，在60～70℃時(shí)增加迅速，大于70℃時(shí)增加緩慢，70℃時(shí)溶解速率達(dá)1.490 3 mg/(mL·min)，而 90℃ 時(shí)最高，達(dá)1.713 2 mg/(mL·min)。

2.3 分散劑最大溶解量

分別取分散劑XJ－2 20 g 4份于燒杯中，置于90℃水浴中預(yù)熱15 min，加入不同生產(chǎn)井瀝青質(zhì)堵塞物垢樣約3 g，搖勻后置于90℃水浴中溶解1.5 h，觀察堵塞物垢樣溶解情況，若完全溶解則繼續(xù)加入約3 g堵塞物垢樣，以此類推直至不能溶解，濾出剩余未溶解垢樣，在90℃恒溫干燥箱中干燥2 h，取出剩余垢樣，結(jié)果見表5。

表5 分散劑XJ－2的最大溶解量

由表5看出，分散劑XJ－2用量為20 g時(shí)，對瀝青質(zhì)堵塞物的最大溶解質(zhì)量達(dá)8.840 8 g，最大溶解率達(dá)97.32%，溶解效果明顯。

2.4 分散劑濃度對原油黏度的影響

將分散劑XJ－2按不同濃度加入原油樣品中，30℃下，采用 NDJ－4旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，考察XJ－2濃度對原油體系黏度的影響，結(jié)果見圖2。分散劑XJ－2對原油具有一定的降黏效果，當(dāng)其濃度為1 000 mg/L時(shí)，原油黏度大幅下降，大于1 500 mg/L后黏度下降較緩慢。

圖2 分散劑XJ－2濃度對原油黏度的影響

3 現(xiàn)場應(yīng)用

針對瀝青堵塞物析出而堵塞井筒現(xiàn)象，現(xiàn)場應(yīng)用分散劑XJ－2進(jìn)行解堵，措施成功率100%，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，典型井例如下:

Th1井:該井原油流動性較好，瀝青質(zhì)平均含量51.4%，膠質(zhì)平均含量5.54%。該井在生產(chǎn)歷程中累計(jì)發(fā)生4次瀝青質(zhì)堵塞問題，堵塞物呈細(xì)小顆粒狀，處理井筒期間返出5 m3膠質(zhì)瀝青質(zhì)堵塞物，處理后恢復(fù)生產(chǎn)。2013年4月加注分散劑XJ－2，解堵效果明顯，至今未出現(xiàn)瀝青質(zhì)堵塞問題。目前，該井井口壓力穩(wěn)定在1.10 MPa，套管壓力穩(wěn)定在0.98 MPa，日產(chǎn)液量35 t，不含水。

TP12井:瀝青質(zhì)平均含量7.22%，膠質(zhì)平均含量11.28%。該井在2012年6月發(fā)生瀝青質(zhì)堵塞電泵，洗井作業(yè)無效后處理井筒，處理井筒過程中發(fā)現(xiàn)存在大量膠質(zhì)瀝青質(zhì)堵塞物。2012年8月上調(diào)油嘴直徑至12.0 mm生產(chǎn)，2013年6月采取加注分散劑XJ－2，至今未出現(xiàn)瀝青質(zhì)堵塞問題。目前，該井井口壓力穩(wěn)定在0.22～0.89 MPa，套管壓力穩(wěn)定在1.06～1.68 MPa之間，日產(chǎn)液量19～40 t，基本不含水。

4 結(jié)論

1)分散劑XJ－2具有極強(qiáng)的溶解稠油中膠質(zhì)瀝青質(zhì)及雜環(huán)芳烴能力，極強(qiáng)的分散膠質(zhì)瀝青質(zhì)的能力。

2)分散劑XJ－2可有效地降低稠油黏度，提高原油在低溫下的流動性，改善原油在井筒中的舉升能力。

3)現(xiàn)場應(yīng)用證明，分散劑XJ－2能有效清除膠質(zhì)、瀝青質(zhì)造成的堵塞，是一種發(fā)展前景良好的分散劑。

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