李繼彪 ，魏江玲 ，代 莎 ，馬文慶 ，潘瑞娟

1.中國石油長慶油田分公司第十二采油廠 （甘肅 慶陽 745400）

2.中國石油長慶油田分公司第一采油廠 （甘肅 慶陽 745400）

3.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

清防蠟劑分子種類、相對(duì)分子質(zhì)量、構(gòu)型、構(gòu)象等均與清防蠟效果有著直接的關(guān)系，同時(shí)油樣組分分布情況，也影響著清防蠟藥劑作用效能的發(fā)揮[1-4]。目前合水油田所用清防蠟劑清蠟效果固然較好，但是通常使用的溶劑毒性大，易燃、易爆、易被原油稀釋，而且相對(duì)密度小，對(duì)高含水油井的清防蠟適應(yīng)性不強(qiáng)。而清防蠟劑的發(fā)展方向是制備高效、穩(wěn)定、安全無毒、易儲(chǔ)存的清防蠟劑[5-7]。為此，有必要開發(fā)一種環(huán)保、高效的清防蠟劑滿足合水油田長6油藏水平井的開采需要。

研究人員從市售的常見工業(yè)產(chǎn)品和試劑中優(yōu)選出對(duì)合水油區(qū)原油清防蠟效果較好的試劑，對(duì)清防蠟劑配方進(jìn)行了篩選優(yōu)化，篩選出與合水油區(qū)原油配伍的表面活性劑，確定了適合合水油區(qū)原油的清防蠟劑基礎(chǔ)配方。

1 實(shí)驗(yàn)

通過對(duì)合水油田長6蠟樣成分分析、碳數(shù)分布分析和掃描電子顯微鏡的結(jié)果分析，及不同井的蠟樣進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其組成中油質(zhì)含量平均為19.68%、蠟含量為60.48%、膠質(zhì)含量為15.58%、瀝青質(zhì)含量為1.18%。對(duì)同一口井在0~200 m、200~400 m、400~600 m、600 m以下不同深度下采集出來的蠟樣分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不同段采集出來的蠟樣組分含量變化不大[8]。因此最終選擇固平23-27、固平22-40、固平27-16三口井蠟樣為清防蠟藥劑配方篩選的樣品，并聯(lián)合其余油樣對(duì)清防蠟劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.1 儀器及試劑

主要儀器：85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器；501型超級(jí)恒溫循環(huán)水??；CP214型電子天平；SCKB 3000型閃點(diǎn)測(cè)定儀。

主要試劑：煤油、石油醚、二甲苯、甲苯、丙酮、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷等溶劑油和苯系溶劑；助劑：丙三醇、正辛醇、異丙醇、異戊醇、乙酸丁酯、滲透劑JFC；表面活性劑：oπ-10、司盤 80。 除煤油、滲透劑JFC、司盤80為化學(xué)純外，其他均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用浸泡法測(cè)量靜態(tài)溶蠟速率。量取清防蠟劑20 mL，轉(zhuǎn)入25 mL具塞試管中。將具塞試管放入45±1℃的恒溫水浴槽中，恒溫10 min。將蠟樣融化倒入準(zhǔn)備好的模具中，并在模具的上端懸掛細(xì)線，使液體蠟冷卻成蠟塊后，中間用細(xì)線貫穿。待蠟塊冷卻后，取下蠟塊。制作成型的蠟塊是圓柱體，其柱體高度為1 cm，圓柱體底面直徑0.7 cm。為將該蠟塊放入已恒溫的25 mL具塞試管中，細(xì)線另一端綁在瓶蓋上，蓋緊蓋子，在45℃水浴中恒溫3 min后取出蠟塊，晾干后稱重，按以下公式計(jì)算清防蠟劑的溶蠟速率：

f=(m0-m1)/t （1）

式中：f為溶蠟速率，g/min；m0為初始蠟塊的質(zhì)量，g；m1為蠟塊在處理劑中浸泡一定時(shí)間后剩余質(zhì)量，g；t為浸泡時(shí)間，min。

采用動(dòng)態(tài)管流實(shí)驗(yàn)測(cè)量動(dòng)態(tài)溶蠟速率。取已知含蠟量的原油10 L，并將該井所取的蠟樣融化，加入到事先準(zhǔn)備好的原油中，使原油的含蠟量處于40%~50%之間。采用環(huán)形管流實(shí)驗(yàn)進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，待測(cè)試管中蠟樣沉積在管壁的厚度達(dá)到3 mm時(shí)，停止循環(huán)。將原油從管道中放出，將測(cè)試管冷卻至室溫后，利用管道直徑和長度計(jì)算出所結(jié)蠟樣的質(zhì)量m0（經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，由于溫度控制合理，蠟樣均勻地沉積在管內(nèi)壁表面）。準(zhǔn)備5 L的清防蠟藥劑用同樣的方法在該測(cè)試管中進(jìn)行管流循環(huán)實(shí)驗(yàn)，5 min后，停止實(shí)驗(yàn)，并將藥劑從管道中放出，晾干后，計(jì)算管道中剩余蠟樣的質(zhì)量m1，同時(shí)也可以測(cè)量清蠟后管內(nèi)壁剩余蠟樣的厚度，利用公式（1）計(jì)算出動(dòng)態(tài)溶蠟速率。相鄰2次測(cè)定結(jié)果的偏差應(yīng)≤1.0%。

利用“倒杯法”測(cè)定防蠟率，即在析蠟點(diǎn)溫度下，原油中的蠟在杯璧上析出，通過測(cè)量加或不加清防蠟劑時(shí)的蠟析出量，來計(jì)算防蠟率。并通過閃點(diǎn)測(cè)定儀來測(cè)定清防蠟劑的閃點(diǎn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 清防蠟劑篩選

2.1.1 清防蠟劑單劑篩選

圖1為清防蠟劑單劑溶蠟速率，從圖中可知，在相同條件下，由于固平23-27、固平22-40和固平27-16這3種蠟樣的組分含量相近，不同種類的清防蠟劑溶劑單劑對(duì)這3種蠟樣的溶蠟速率有所不同，但基本規(guī)律相似。二甲苯、甲苯、環(huán)己烷和正庚烷溶劑的溶蠟速率最快，由此初步篩選出4種試劑為溶劑單劑。4種溶劑對(duì)固平23-27蠟樣的溶蠟速率分別為 0.022 3 g/min、0.051 3 g/min、0.022 6 g/min和 0.0208 g/min(圖 1）。

圖1 清防蠟劑單劑溶蠟速率

2.1.2 清防蠟劑溶劑復(fù)配

將圖1中篩選出的溶蠟速率較高的清防蠟劑單劑，采用均勻?qū)嶒?yàn)表U9(94)實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)不同溶劑的配比實(shí)驗(yàn)，考察不同溶劑間的協(xié)同效應(yīng)，其溶蠟速率如圖2所示。通過對(duì)比清防蠟溶劑單劑和復(fù)配的結(jié)果（圖1和圖2）可以看出，各溶劑間具有一定的協(xié)同配伍性，復(fù)配后溶蠟速率較單一溶劑相比均提高，以8#溶劑效果最好。此時(shí)，甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、正庚烷的比例為 8：7：5：1，6# 溶劑清蠟效率次之（甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、正庚烷的比例為 6：3：6：3），因此初步選取8#和6#2組清蠟劑溶劑與不同類型表面活性劑復(fù)配。2種復(fù)配溶劑對(duì)固平23-27蠟樣的溶蠟速率分別為0.045 2 g/min、0.047 9 g/min。

圖2 清蠟防劑復(fù)配溶劑溶蠟速率

2.1.3 表面活性劑篩選

按表面活性劑在清防蠟劑中的作用選取以下幾類：互溶劑、破乳劑、降凝劑、滲透劑等。其中滲透劑是一種能使液體迅速而均勻地滲透到某種固體物質(zhì)內(nèi)部的表面活性劑，已廣泛用于紡織、印染、化纖、造紙等行業(yè)[9]。

實(shí)驗(yàn)要求清防蠟體系不包含有機(jī)氯和二硫化碳，因此選取助劑（丙三醇、正辛醇、異丙醇、異戊醇、乙酸丁酯、滲透劑JFC）和表面活性劑（oπ-10、司盤80）分別與上述復(fù)配清蠟劑溶劑6#與8#進(jìn)行復(fù)配，各試樣所用混合溶劑體積均為20 mL，表面活性劑加量0.1 mL，實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果如表1和圖3所示。

表1 表面活性劑與復(fù)合溶劑的復(fù)配

圖3 清防蠟劑溶蠟速率

在圖 3可以看出，13#，17#，21#3種清防蠟劑對(duì)固平23-27，固平22-40和固平27-16 3種蠟樣的溶蠟速率較高。此時(shí)，清防蠟劑的配比為溶劑甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、正庚烷的比例為 8：7：5：1，助劑為正辛醇、異戊醇、滲透劑JFC，表面活性劑司盤80，且溶劑：助劑：表面活性劑的體積比為92.5%~97%：1.5%~3.75%：1.5%~3.75%。

2.2 清防蠟劑評(píng)價(jià)

圖4為在常壓45℃，溶劑、助劑、表面活性劑的體積比為97%：1.5%：1.5%。藥劑加量20 mL時(shí)，不同油井蠟樣的靜態(tài)溶蠟速率和動(dòng)態(tài)溶蠟速率的變化圖。結(jié)果表明，該清防蠟劑的靜態(tài)溶蠟速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.032 g/min，平均動(dòng)態(tài)溶蠟速率為0.087 g/min，最高為0.092 g/min。

圖4 不同油井蠟樣的靜態(tài)溶蠟速率和動(dòng)態(tài)溶蠟速率

在加劑濃度2.5%時(shí)，對(duì)固平23-27、固平22-40、固平27-16、固平28-20、固平 32-18和固平 22-28 6口井油樣的防蠟率分別為35%、32%、34%，35%、30%、38%，平均防蠟率可達(dá)34%。

利用閃點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)定的清防蠟劑閃點(diǎn)均為58℃，滿足SY/T 6300—2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

通過測(cè)量原油經(jīng)過20mL移液管的時(shí)間，來確定清防蠟藥劑的降黏效果，清防蠟劑對(duì)合水油田長6油井6口井油樣的降黏率分別為32%、31%、34%，35%、31%、37%，平均降黏率為33%。

3 結(jié)論

通過分析得出結(jié)論：

1）通過清防蠟劑復(fù)配，得到清防蠟劑各組分配方：溶劑為92.5%~97%，混合醇為1.5%~3.75%，表面活性劑為1.5%~3.75%。

2）通過測(cè)定合水油田長6油井的6個(gè)蠟樣的防蠟效果，其平均防蠟率達(dá)到34%，閃點(diǎn)為58℃，平均降黏率為33%。

致謝：論文受西安石油大學(xué)“材料科學(xué)與工程”省級(jí)優(yōu)勢(shì)學(xué)科和長慶油田第十二采油廠項(xiàng)目資助。