梁青城 周漳睿 盧 麗 夏 彪 吳 俊

(1.中石油西南油氣田分公司， 成都 610051； 2.中石油川慶鉆探國(guó)際工程公司， 成都 610000；3.中石化華北石油局第三采油廠， 甘肅 慶陽(yáng) 745300； 4.中石化華北石油局第四采油廠， 陜西 銅川 727200)

原油是一種含有石蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等多種組分的復(fù)雜烴類(lèi)混合物，為改善含蠟原油的流動(dòng)性，向原油中添加合成高分子化學(xué)劑，是實(shí)現(xiàn)原油低溫輸送、稠油降黏最簡(jiǎn)便和最有效的方法。調(diào)研了目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)降凝劑、降黏劑和破乳劑的研究及使用現(xiàn)狀，為現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)性改進(jìn)劑的使用提供了技術(shù)支持。

1 降凝劑、降黏劑和破乳劑的研究及使用現(xiàn)狀

1.1 降凝劑

近年來(lái)，用原油降凝劑來(lái)改善含蠟原油流變性的化學(xué)改性技術(shù)已越來(lái)越受重視，目前公認(rèn)的原油降凝劑有3種類(lèi)型[1]：

(1)表面活性劑型：這類(lèi)降凝劑是通過(guò)表面活性劑吸附的原理，阻斷蠟結(jié)晶成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，例如石油磺酸鹽。降凝劑與蠟之間的作用近似于表面活性劑的增溶作用，多支鏈、空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的降凝劑會(huì)誘導(dǎo)石蠟生成球晶和蠟晶結(jié)構(gòu)，減少比表面積，從而抑制晶間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。

(2)聚合物型：這類(lèi)降凝劑可破壞蠟晶的晶型，阻礙蠟晶長(zhǎng)大形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終與石蠟共同結(jié)晶。如：長(zhǎng)鏈烷基萘、聚烯烴類(lèi)(以聚α烯烴為主)、聚酯類(lèi)。

(3)復(fù)配型共聚物：由于原油中蠟的含量以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量各不相同，不同的油品與其適應(yīng)的原油降凝劑各不相同，選擇多種主碳鏈不同的降凝劑或不同極性側(cè)鏈的降凝劑進(jìn)行復(fù)配，從而擴(kuò)大主碳鏈數(shù)的范圍，使降凝劑能適合于多種油品。如GY系列、BEM、F21系列、PAE和EP CE系列等。

1.2 降黏劑

在稠油降黏方面，應(yīng)用最多的是乳化降黏法[2-3]，這一方法是將活性劑水溶液注到井下，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛿嚢钘l件下，使稠油以微小的油珠分散在活性水中形成水包油型OW乳狀液，油珠被活性水膜包圍，其外相是水，使稠油分子間的摩擦變?yōu)樗哪Σ粒桂ざ却蠓认陆?，從而使高黏度的稠油變?yōu)榈宛ざ鹊乃托腿榛翰沙觥?/p>

Lindbergh(林德伯洛)油田原油黏度為20 000 mPa·s(20 ℃)，抽油桿的最大負(fù)荷為5 850 kg，最小負(fù)荷為0。采用乳化降黏技術(shù)后原油黏度大幅度下降，產(chǎn)量有很大提高。井下乳化技術(shù)應(yīng)用后總的能耗比應(yīng)用前有所減少，最大負(fù)荷有所減小，最小負(fù)荷有所增加。井下乳化技術(shù)不僅能減少機(jī)械負(fù)荷，還能增加設(shè)備的機(jī)械壽命。

亭廷頓油田原油黏度為30 000 mPa·s，油田每產(chǎn)出一桶原油向環(huán)空加入0.45 kg的乙氧基化苯酚非離子表面活性劑，在井下形成水包油型乳狀液，井下溫度為54.5 ℃時(shí)，黏度降為10 mPa·s。

可恩河油田原油黏度為42 000 mPa·s，試驗(yàn)時(shí)往油管套管環(huán)空加入0.2%的乙氧基壬基酚，形成低黏度的水包油乳狀液，效果顯著。泵沖次由8次min增加到12次min，總產(chǎn)油量比加活性劑前提高34%。

Bodo油田原油黏度在50 000 mPa·s以上，抽油桿下不去，泵效低，注表面活性劑(SRCK-1)水溶液后，提高了抽油桿的下降速度，沖次由不足1次min增加到5.7次min，產(chǎn)油量由注劑前的1.6 td增加到11 td。

遼河油田冷14井原油黏度為13 000 mPa·s，抽油桿下不去，產(chǎn)量為0，注活性水降黏后，日產(chǎn)油達(dá)26 td，最高達(dá)62 td。

對(duì)國(guó)內(nèi)外一些油田乳化降黏技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行分析，得到：

(1)確定合適的乳化劑及其加入量，在一定溫度下，使其溶液在井下與地層流體充分混合就會(huì)形成低黏度的水包油型乳狀液，這種乳狀液可大幅度降低稠油黏度。

(2)乳化降黏技術(shù)的應(yīng)用可以解決抽油機(jī)負(fù)荷大和抽油桿下不去的難題，避免機(jī)械事故，減少動(dòng)力消耗，提高泵效及泵的沖程數(shù)，提高原油產(chǎn)量。

(3)稠油乳化降黏是一種稠油開(kāi)采、降低井筒原油黏度和集輸?shù)挠行Ъ夹g(shù)。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明，乳化降黏工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，已建成以計(jì)量站、轉(zhuǎn)油站為中心的摻活性水系統(tǒng)工程，所用乳化劑貨源廣，價(jià)格便宜。采用這一技術(shù)可大幅度降低原油開(kāi)采成本。

1.3 破乳劑

在破乳劑脫水研究方面，20世紀(jì)70年代，國(guó)外開(kāi)始探索研制新的破乳劑，其目標(biāo)是：低溫破乳可節(jié)省熱能；快速破乳可提高設(shè)備處理效率，擴(kuò)大破乳劑對(duì)原油的適用范圍，克服破乳劑專(zhuān)業(yè)性過(guò)強(qiáng)這一弱點(diǎn)。其中超高分子量破乳劑，特別是環(huán)氧烷類(lèi)自聚體效果較好，回顧破乳劑的發(fā)展過(guò)程，大致經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段[4-6]：

(1)用油脂作原料，合成磺酸鹽、硫酸鹽等古典的表面活性劑。

(2)用石油化工合成原料，生產(chǎn)表面活性劑，尤其是由氧化烯烴制成的嵌段聚合物 — 聚二醇醚及其脂類(lèi)。

(3)目前，由有機(jī)技術(shù)衍生出來(lái)的特殊表面活性劑及各種均聚物三代破乳劑。

我國(guó)研制和生產(chǎn)的破乳劑主要類(lèi)型有：

(1)以胺類(lèi)為起始劑的嵌段聚醚：所用的胺主要有多乙烯多胺、乙二胺等，是70 — 80年代我國(guó)油田用于原油脫水的主要破乳劑。屬于這類(lèi)破乳劑的產(chǎn)品有AE1910、AE9901、AE21、AE8051、AE0604、AP134、AP113、AP136、AP227、AP125、AP221、AP116等。

(2)以醇類(lèi)為起始劑的嵌段聚醚：所用的醇有十八碳醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇等，是70 — 80年代我國(guó)油田原油脫水、煉廠脫鹽的主要破乳劑。屬于這類(lèi)破乳劑的產(chǎn)品有SP169、BPE2070、BPE2040、BPE22064、BPE2420、BPE2045、BP169等，其中SP169是我國(guó)研發(fā)較早、應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)、應(yīng)用地區(qū)較廣、復(fù)配性能較好的一個(gè)產(chǎn)品。

(3)烷基酚醛樹(shù)脂嵌段聚醚：合成起始劑時(shí)常用的烷基酚為壬基酚或以C9為主的混合烷基酚。屬于這類(lèi)破乳劑的產(chǎn)品有酚醛3111、AF6231、AF3125、AF136、AR16、AR36、AR48等。

(4)酚胺醛樹(shù)脂嵌段聚醚：即胺基改性酚醛樹(shù)脂嵌段聚醚，起始劑為烷基酚、乙烯胺類(lèi)化合物和甲醛的縮合產(chǎn)物。該類(lèi)型破乳劑在上世紀(jì)70年代末研發(fā)成功，破乳效果好，適應(yīng)性較廣，是目前油田主要使用的類(lèi)型。屬于這類(lèi)破乳劑的產(chǎn)品有TA1031、PFA8311、XW-1、DPA2031、XW-4、XW-9、XW-12、BC-26、BC-68等。

(5)含硅破乳劑：由以多乙烯多胺為起始劑的嵌段聚醚與聚烷基硅氧烷反應(yīng)制得，研發(fā)工作始于1977年，其目的是尋求破乳性能好、適應(yīng)性廣、能低溫破乳的破乳劑。屬于這類(lèi)破乳劑的產(chǎn)品有SAE、SAP116、SAP1187、SAP91、SAP2187等。

(6)超高分子量破乳劑：采用三乙基鋁 — 乙酰丙酮 — 水三元催化體系，通過(guò)陰離子配位聚合得到的環(huán)氧烷類(lèi)聚合物，分子量高達(dá)5×105～5×106，破乳效果極好。UH6535屬于這一類(lèi)型。

(7)聚磷酸酯：即聚氧烯烴醚與三氯磷酰、五氧化二磷的反應(yīng)產(chǎn)物，如ZPC、ZPT、ZPM等。

(8)嵌段聚醚的改性產(chǎn)物：作為破乳劑的嵌段聚醚。

需指出的是，一般原油破乳劑的改性，都是在嵌段聚醚型破乳劑基礎(chǔ)上進(jìn)行的化學(xué)改性。蔣明康等人采用以丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯為單體、過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，十二烷基硫酸鈉為乳化劑，三乙醇胺與無(wú)水亞硫酸鈉分別為鏈轉(zhuǎn)移劑與終止劑，水為分散介質(zhì)，采用乳液法合成水溶性四元共聚物破乳劑。這類(lèi)產(chǎn)品不用環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷作原料，成本低、環(huán)境污染小、破乳效果顯著，是原油破乳劑今后的發(fā)展方向。

(9)其他功能的破乳劑：包括協(xié)同破乳劑、預(yù)破乳劑、反向破乳劑(污水除油劑，側(cè)鏈含季銨基團(tuán)的聚醚)以及咪唑啉破乳劑等，用于解決與原油脫水有關(guān)的種種問(wèn)題。屬于這類(lèi)破乳劑的產(chǎn)品有LGS-2、CW-01、RD-1、BH-1、M-501等。

(10)復(fù)配破乳劑：即兩種或多種破乳劑的組合物，目前油田使用復(fù)配破乳劑較多。劉佐才等人將濱州化工廠生產(chǎn)的10種破乳劑進(jìn)行雙劑循環(huán)復(fù)配，有8種復(fù)配物對(duì)勝利濱南一礦稠油的脫水率超過(guò)90%。

近年來(lái)，新的破乳方法不斷涌現(xiàn)，生物破乳劑異軍突起。生物破乳技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)MDE)是通過(guò)加入微生物發(fā)酵培養(yǎng)液而使乳化液破乳脫水的方法。與傳統(tǒng)破乳方法相比，生物破乳具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、能耗小(不需要對(duì)原油二次加熱)等優(yōu)點(diǎn)。更重要的是，生物破乳劑易被降解，不污染環(huán)境，對(duì)加工設(shè)施無(wú)腐蝕作用。因此，它在原油脫水、含油污水的分離及污水處理等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景十分廣闊。

2 結(jié) 論

(1)合理地使用降凝劑、降黏劑和破乳劑，能達(dá)到改善原油流動(dòng)性的目的。

(2)一般使用復(fù)配原油改進(jìn)劑比使用單一配方效果更好。

(3)乳化降黏技術(shù)多和蒸汽吞吐技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，已不再局限于井筒降黏和地面集輸，而是逐漸向油層降黏、解堵等多層次技術(shù)轉(zhuǎn)化。

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