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        一種可回收重復(fù)使用的清蠟劑清蠟效果實(shí)驗(yàn)研究

        2021-07-08 13:29:18馬磊楊志許發(fā)賓徐靖康露張旭
        精細(xì)石油化工 2021年3期
        關(guān)鍵詞:清防甲苯試劑

        馬磊,楊志,許發(fā)賓,徐靖,康露*,張旭

        (1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東 湛江 524057;2.西南石油大學(xué),四川 成都 610500)

        對(duì)于含蠟量高的油井,油管結(jié)蠟是其生產(chǎn)中存在的普遍現(xiàn)象。以南海US17-2油田為例,其原油含蠟量13%~19%,析蠟點(diǎn)48 ℃、凝固點(diǎn)33 ℃。該油藏為正常溫壓系統(tǒng),但由于產(chǎn)量較低、海水溫度低,海水段井筒溫度低于析蠟點(diǎn)、結(jié)蠟風(fēng)險(xiǎn)大。因此,需要在制定完井生產(chǎn)方案時(shí)提前制定該油田的防蠟及結(jié)蠟后的清蠟措施。油管清蠟方法包括化學(xué)清蠟、機(jī)械清蠟、熱力清蠟等,不同清蠟方法各有特點(diǎn)及其適用條件。海上油田尤其是采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)的深水油田,受水下井口、井身結(jié)構(gòu)、完井生產(chǎn)管柱等的約束,化學(xué)清蠟是行之有效甚至是唯一的手段,且其加注工藝成熟。

        國內(nèi)外對(duì)于化學(xué)清防蠟劑的研究較多,但無論是油基、水基還是乳液型,基本是在常壓下進(jìn)行[1],試劑難以回收和重復(fù)使用。如在油田應(yīng)用的油溶性清蠟劑多以甲苯、二甲苯為主要溶劑,只能一次性使用。為此,開發(fā)一種高效、環(huán)保、可回收重復(fù)使用的新型清蠟劑對(duì)油田降本增效和環(huán)境保護(hù)有積極意義。

        1 可回收重復(fù)使用清蠟劑的優(yōu)選

        1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

        目前,現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中,清防蠟劑的溶蠟速率、防蠟率測試方法針對(duì)的是常壓下為液態(tài)的清防蠟劑,測試過程中只涉及溫度因素而不改變壓力與試劑相態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)常溫下蒸氣壓較低、常溫常壓為氣態(tài)加壓后為液態(tài)類特殊試劑清蠟?zāi)芰捌潴w積回收率的測試,本實(shí)驗(yàn)采用帶壓測定裝置[2-3],該裝置流程如圖1所示。

        圖1 帶壓測定清蠟劑溶蠟速率與回收比率的裝置流程

        其中,反應(yīng)釜、計(jì)量筒通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可帶壓直接觀察試劑相態(tài)并對(duì)液態(tài)試劑進(jìn)行計(jì)量,反應(yīng)釜與計(jì)量筒實(shí)物如圖2所示。

        圖2 反應(yīng)釜與計(jì)量筒實(shí)物圖

        1.2 化學(xué)清蠟劑單劑的篩選

        石蠟為固態(tài)烴類混合物,易溶于石油醚、汽油、煤油、甲苯、二甲苯等非極性溶劑。人們對(duì)高含蠟高凝油,以及不同試劑對(duì)石蠟的溶解特性開展了研究[4-10],發(fā)現(xiàn):46#和70#石蠟在試劑中的溶解度的大小順序?yàn)榧妆?石油醚>石腦油(50~100 ℃餾分)>甲苯-甲乙酮>甲乙酮,并且隨著溫度變化,石蠟在甲苯、石油醚、石腦油中的溶解度變化比較平緩[4];二甲醚(DME)對(duì)石蠟的溶解度參數(shù)值在四氯化碳和二甲苯之間[5],立足于二分法思想以及類比原則推理DME也應(yīng)為一種清蠟性能優(yōu)越的試劑。同時(shí)DME清潔、無毒、使用過程中對(duì)環(huán)境無污染,物理性能與LPG(液化石油氣)相近且燃燒性能更好,價(jià)格較低(比甲苯約低20%),可作為車用燃料。

        為驗(yàn)證DME的溶蠟及回收利用潛力,實(shí)驗(yàn)選取來源廣、成本較低的10種試劑進(jìn)行對(duì)比。

        1.3 化學(xué)清蠟劑溶蠟速率對(duì)比測試

        1.3.1 溶蠟速率計(jì)算方法

        溶蠟速率測試與計(jì)算參照《采油用清防蠟技術(shù)條件》進(jìn)行,其中溶蠟速率計(jì)算公式如下:

        (1)

        式中:v—溶蠟速率,g/min;M—溶蠟前蠟球質(zhì)量,g;m—溶蠟后蠟球質(zhì)量,g;t—溶蠟時(shí)間,min。

        1.3.2 單劑溶蠟速率對(duì)比實(shí)驗(yàn)

        選取常用溶蠟主劑甲苯、二甲苯、汽油、煤油、環(huán)己烷、正庚烷、石腦油、石油醚,以及常溫常壓下呈氣態(tài),飽和蒸汽壓較低的LPG、DME。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可比性,均在同等條件下進(jìn)行測試,即分別在溶蠟反應(yīng)釜中加入不同試劑,在20 min、45 ℃和1.5 MPa條件下測定56#石蠟的溶解速率。每種試劑重復(fù)測試3次以減小實(shí)驗(yàn)誤差,得到各試劑的平均溶蠟速率,結(jié)果如圖3所示。

        由圖3可見,DME與其他常用溶蠟主劑相比具有更高效的溶蠟?zāi)芰Γ诩尤氡砻婊钚詣┖笕芟炈俾蕰?huì)更高,是苯系溶劑的優(yōu)良代替品。

        圖3 10種常用試劑溶蠟速率對(duì)比

        1.3.3 與油田溶蠟劑溶蠟速率的對(duì)比

        油田使用的清防蠟劑一般為復(fù)配試劑,其溶蠟速率在0.045 2~0.072 0 g/min[11-16]??梢?,DME單劑與油田復(fù)配清防蠟劑相比,溶蠟速率仍然更高。

        2 DME回收與回收后的重復(fù)溶蠟測試

        2.1 體積回收率測試

        在溶蠟反應(yīng)結(jié)束后將殘液從溶蠟反應(yīng)釜12驅(qū)替進(jìn)入回收罐16,當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),將泄壓閥20打開使中間容器22上部泄壓,此時(shí),試劑將從回收罐16汽化進(jìn)入中間容器22下部,推動(dòng)中間容器22內(nèi)的活塞到達(dá)容器頂部后,對(duì)中間容器22上部加壓,使中間容器22下部的試劑液化并進(jìn)入計(jì)量筒25計(jì)量。重復(fù)上述步驟直至無試劑液化到計(jì)量罐。該溫度下試劑的體積回收率為:

        (2)

        式中:f2—體積回收率,%;Vb—加注的溶蠟試劑體積,mL;Va—回收試劑體積,mL。

        不同溫度下DME的體積回收率如圖4所示。由圖4可見:常溫下,DME體積回收率達(dá)到61.78%;60 ℃時(shí)DME體積回收率大于95%。

        圖4 不同溫度條件下DME的體積回收率

        2.2 回收試劑的溶蠟速率測試

        將回收后的DME重新用于溶蠟實(shí)驗(yàn),重復(fù)溶蠟及回收4輪次,得到各輪次回收DME的溶蠟速率如圖5所示。由圖5可知,回收DME的溶蠟速率會(huì)隨著回收次數(shù)的增加而降低,但第4輪次回收后溶蠟速率仍明顯高于圖3所示的其他試劑。

        圖5 回收DME的溶蠟速率

        3 結(jié) 論

        a.DME具有良好的溶蠟性能,其溶蠟速率明顯高于甲苯、二甲苯等溶蠟劑。

        b.DME常溫常壓下呈氣態(tài),常溫下蒸氣壓低、經(jīng)降壓升溫所得體積回收率高。

        c.DME經(jīng)過4輪次回收后再溶蠟,其溶蠟速率有所降低,但與其他溶劑相比,仍具明顯優(yōu)勢(shì);

        d.DME本身可作為車用燃料,來源廣、價(jià)格低、無毒性,是苯系溶蠟劑的優(yōu)良替代品,具有廣泛的應(yīng)用前景。

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