閆方平，袁家龍，孫 冰，李波海

(1.承德石油高等?？茖W(xué)校 a.石油工程系;b.化學(xué)工程系，河北 承德 067000；2.中石油渤海鉆探工程有限公司 井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津 大港 300200)

流動(dòng)改性劑的研究與室內(nèi)評(píng)價(jià)

閆方平1a，袁家龍2，孫 冰1a，李波海1b

(1.承德石油高等專科學(xué)校 a.石油工程系;b.化學(xué)工程系，河北 承德 067000；2.中石油渤海鉆探工程有限公司 井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津 大港 300200)

根據(jù)冀東油田柳北轉(zhuǎn)油站原油特點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原油黏度較大的問題，通過原油流動(dòng)改性劑原料的單劑篩選及復(fù)配實(shí)驗(yàn)，確定主劑為十二烷基苯磺酸鈉，與AES復(fù)配，并加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%PVA作為分散劑，并確定最終配方為1%PVA+9.5%十二烷基苯磺酸鈉+9.5% AES+80%水，合成新型流動(dòng)改性劑，有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，最適加藥質(zhì)量濃度為300 mg/L。

十二烷基苯磺酸鈉；AES；復(fù)配

原油是各種烴類與非烴類的混合物，基本上由蠟、膠質(zhì)和瀝青組成。膠質(zhì)和瀝青的存在導(dǎo)致原油黏度較大，流動(dòng)性差并易于吸附在管壁；而大量蠟質(zhì)的存在，會(huì)進(jìn)一步形成三維網(wǎng)狀結(jié)晶，加劇阻礙原油在集輸過程中的流動(dòng)，往往會(huì)引起油井和輸送管道的堵塞[1,2]。原油流動(dòng)改性劑主要從降凝、降黏兩方面來改善原油性質(zhì)，進(jìn)而改善流動(dòng)性能[3,4]。化學(xué)降凝劑是由長(zhǎng)鏈烷基基團(tuán)和極性基團(tuán)兩部分組成的高分子，可依靠自身的分子特點(diǎn)，改變多蠟原油冷卻過程中析出的蠟晶形態(tài)，抑制蠟晶在原油中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而改善原油的低溫流動(dòng)性。乳化降黏主要是通過改變?cè)腿闋钜侯愋?，使其由W/O型轉(zhuǎn)變?yōu)镺/W型，從而改善其低溫流動(dòng)性。冀東油田柳北轉(zhuǎn)油站原油凝點(diǎn)為28 ℃，現(xiàn)場(chǎng)外輸溫度約為45 ℃，混合液中油水比例變化較大，含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致在20%～40%。

1 流動(dòng)改性劑配方確定

1.1 單劑篩選

取未經(jīng)處理的柳北轉(zhuǎn)油站來液，采用物理方法進(jìn)行油水分離，配制綜合含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～40%的乳狀液，室內(nèi)篩選實(shí)驗(yàn)溫度定于37 ℃恒溫水浴中進(jìn)行。將空白樣及加入一定質(zhì)量濃度的乳化劑(100 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、700 mg/L、1 000 mg/L)的樣品，在水浴中放置30 min，并用玻璃棒攪拌，觀察現(xiàn)象，每個(gè)試樣觀察時(shí)間約為15 min。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各個(gè)單劑在不同含水區(qū)間所表現(xiàn)出的乳化效果有所不同，即具有較強(qiáng)的選擇性。由于柳北來液含水波動(dòng)大，因此選擇對(duì)于三個(gè)區(qū)間效果均比較明顯的單劑：十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、OP-10、OP-35和JFC(綜合效果依次減弱)，其中無乳化水的單劑為十二烷基苯磺酸鈉、OP-35。

1.2 復(fù)配改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)確定以適用性較強(qiáng)的十二烷基苯磺酸鈉為主劑，初步固定質(zhì)量比4 ∶1進(jìn)行兩兩復(fù)配，以期在較低的質(zhì)量濃度下達(dá)到藥劑使用效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、表2、表3所示。

表1 兩種藥劑復(fù)配試驗(yàn)(含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%)

表2 兩種藥劑復(fù)配試驗(yàn)(含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)

表3 兩種藥劑復(fù)配試驗(yàn)(含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%)

從上表中可以看出，在單一變量實(shí)驗(yàn)中，主劑與AES復(fù)配乳化效果較為穩(wěn)定，乳化水量也相對(duì)較少。

1.3 分散劑的引入

加入適當(dāng)?shù)姆稚┠軌驕p少完成分散過程所需要的時(shí)間和能量，縮短分散時(shí)間，有效防止絮凝和沉降。根據(jù)乳化劑類型，本實(shí)驗(yàn)選用聚乙烯醇(PVA)作為分散劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～10% 。

配制綜合含油質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的乳狀液，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～10%PVA的OP型復(fù)配藥劑200 mg/L，勻速攪拌1 min，觀察乳化情況、玻璃棒及杯壁粘黏情況、油水界面、分散程度及液滴大小，每個(gè)試樣觀察時(shí)間約為15 min。并對(duì)加藥處理后的乳狀液進(jìn)行黏度測(cè)定，確定PVA用量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從表4中可以看出，PVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于6%時(shí)，黏度降幅呈遞增狀態(tài)；質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于6%又逐漸下降。結(jié)合實(shí)驗(yàn)乳化效果，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，確定PVA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。

表4 分散劑用量對(duì)比

2 藥劑合成

2.1 合成方法

準(zhǔn)確稱取適量水配制PVA水溶液(為加速溶解，可用少量甘油代替水)，加熱至90 ℃左右，邊加熱邊攪拌，至PVA完全溶解。緩慢加入對(duì)應(yīng)量的十二烷基苯磺酸鈉，停止加熱，攪拌30 min。加熱至80～90 ℃，緩慢加入處于熔化狀態(tài)的AES，加熱攪拌30 min。停止加熱，攪拌至冷卻后封存，觀察溶液穩(wěn)定性。

合成藥劑密封保存一個(gè)月后得出結(jié)論：當(dāng)有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，溶液(冷卻至室溫時(shí)為固體)較穩(wěn)定，有少量物質(zhì)析出，能夠搖勻溶解，為均一體系，無分層。最終確定配方為1%PVA+9.5%十二烷基苯磺酸鈉+9.5% AES+80%水。

2.2 加藥質(zhì)量濃度的確定

為觀察流動(dòng)改性劑對(duì)破乳作用的影響，取現(xiàn)場(chǎng)來液，模擬現(xiàn)場(chǎng)工藝流程，采用瓶試法進(jìn)行與破乳劑配伍室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。在現(xiàn)場(chǎng)三相處理溫度和加藥濃度下(50 ℃，30 mg/L)做破乳實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見表5。

表5 脫水情況表

從表5中可以看出，流動(dòng)改性劑對(duì)原油破乳工藝影響較小，特別是當(dāng)加藥質(zhì)量濃度為300 mg/L時(shí)，表現(xiàn)為與破乳劑的協(xié)同作用。因此，確定最適加藥質(zhì)量濃度為300 mg/L。

3 結(jié)論

1)根據(jù)冀東油田柳北轉(zhuǎn)油站原油特點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)，確定原油流動(dòng)改性劑最終配方為1%PVA+9.5% 十二烷基苯磺酸鈉+9.5% AES+80%水，合成新型流動(dòng)改性劑，有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，最適加藥質(zhì)量濃度為300 mg/L。在一定程度上解決了原油黏度大、流動(dòng)困難的問題。

2)本文實(shí)驗(yàn)僅對(duì)某一特定原油效果較好，為了進(jìn)一步驗(yàn)證流動(dòng)改性劑的作用，應(yīng)取其他區(qū)塊原油進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行配方改進(jìn)，擴(kuò)大使用范圍。

[1] 張勁軍.易凝高黏原油管輸技術(shù)及其發(fā)展[J].中國(guó)工程科學(xué)，2002,4(6):71-75.

[2] 羅塘湖.含蠟原油流變特性及其管道輸送[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，1989,8(3):1-7.

[3] 李美容，向浩，婁來勇，等.高蠟原油流動(dòng)性改進(jìn)機(jī)理[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2006(4):19.

[4] 劉林林.原油降凝劑種類及應(yīng)用[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2006(2):35.

Study and Indoor Evaluation of Flow Modifier

YAN Fang-ping1a, YUAN Jia-long2, SUN Bing1a, LI Bo-hai1b

(1.a.Department of Petroleum Engineering； b.Department of Chemical Engineering, Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China; 2.Downhole Technical Service Branch, Bohai Petroleum Drilling Engineering Limited Company, Dagang 300200, Tianjin, China)

According to the characteristics of crude oil in Liubei oil transfer station of Jidong Oilfield, through single agent selection and compounding experiments on modified materials, we determine the main agent for compound MSDS and AES, and add 5%PVA as dispersant. Through the experiment, the final formula is 1%PVA+9.5% MSDS +9.5% AES+80% water, synthesis of new flow modifier; effective component content is 20%; the optimal dosing concentration is 300 mg/L.

MSDS; AES; compound

2016-05-31

閆方平(1981-)，男，山東沂水人，副教授，主要從事油田助劑的研究，郵箱yanfp@126.com。

TE866

A

1008-9446(2016)06-0031-04