王偉波，趙 靜，李 玥，朱奕霖，關(guān)博文

（1.西安長(zhǎng)慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710018；2.西安工程大學(xué)，陜西西安 710018；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司宜黃天然氣項(xiàng)目部，陜西西安 710018）

長(zhǎng)慶原油是一種典型的含蠟原油，以長(zhǎng)慶某原油為例[1]：密度=0.868 7 g/cm3，凝固點(diǎn)23 ℃，含蠟量為15.21%，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量為6.4%。其膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量較少，凝點(diǎn)較高，含蠟量相對(duì)較多，姬塬油田138 井區(qū)于2015 年開始投入開發(fā)建設(shè)，現(xiàn)有油井147 口，井筒主要矛盾為結(jié)蠟導(dǎo)致的檢泵較多，2017-2018 年作業(yè)頻次1.13 次/年X 口，比全廠平均檢泵頻次高0.46 次/年X 口，因結(jié)蠟導(dǎo)致的作用占總作業(yè)量的75.5%，且結(jié)蠟段主要集中在尾管附近，導(dǎo)致油井進(jìn)液困難或球座蠟堵，油井蠟卡、斷桿，甚至形成“躺井”。造成采油成本上升，后續(xù)處理問題增多。現(xiàn)場(chǎng)使用的化學(xué)清蠟劑多是易燃易爆品，或是有毒，存放和使用起來(lái)存在很多安全隱患，且針對(duì)該區(qū)塊效果并不明顯，嚴(yán)重影響該區(qū)塊的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)蠟機(jī)理及規(guī)律的分析，利用現(xiàn)有化學(xué)防蠟、降凝技術(shù)進(jìn)行整合優(yōu)化，針對(duì)該區(qū)塊的特點(diǎn)設(shè)計(jì)開發(fā)出一種新型高效、穩(wěn)定、安全的原油防蠟降凝劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

清防蠟測(cè)試儀；恒溫水浴；電動(dòng)往復(fù)振蕩器；氣相色譜儀；YMS 型數(shù)顯液體密度計(jì)。

1.2 藥品

OP-10（工業(yè)品）；TX-7（工業(yè)品）；十二烷基苯磺酸（工業(yè)品）；SPAN-80（工業(yè)品）；TX-10（工業(yè)品）；1227（工業(yè)品）；TWEEN-60（工業(yè)品）；TWEEN-80（工業(yè)品）；十二烷基苯磺酸鈉，1#蠟晶改性劑（產(chǎn)地：美國(guó)）；2#非離子表面活性劑（工業(yè)品）；3#陽(yáng)離子表面活性劑（工業(yè)品）；甲醇（工業(yè)品）；pH 值試紙。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 合成原理 利用非離子表面活性劑和離子型表面活性劑靜電穩(wěn)定理論[2]，在乳化、增溶和穩(wěn)定機(jī)理的基礎(chǔ)上，將蠟晶改進(jìn)劑以納米顆粒的形式均勻的分散在水中，開發(fā)出一種新型高效防蠟降凝劑。與常規(guī)防蠟劑相比，蠟晶改進(jìn)劑含量提高60%以上，針對(duì)該區(qū)塊原油特點(diǎn)，防蠟和降黏性能提高70%以上，可有效降低原油凝點(diǎn)10 ℃以上。

1.3.2 防蠟率、降黏率的測(cè)定 SY/T 6300-2009 采油用清、防蠟劑技術(shù)條件。

1.3.3 凝點(diǎn)的測(cè)定方法 按照GB/T 510-1983 石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測(cè)定法測(cè)定。

1.3.4 密度的測(cè)定 采用YMS 型數(shù)顯液體密度計(jì)測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 油樣含蠟量分析

本項(xiàng)研究采用原油全烴氣相色譜分析方法[3]，對(duì)原油中正庚烷以前輕烴、C8～C36正構(gòu)烷烴等烴類化合物的全烴分析，以面積歸一化法計(jì)算各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。138 井區(qū)管線混合油樣和138 井區(qū)尾管混合油樣測(cè)試結(jié)果（見表1）。

表1 油樣飽和烷烴組分分布

通過測(cè)試結(jié)果可以看出，138 井區(qū)底尾管混合油樣C18以后的飽和烷烴組分含量普遍高于138 井區(qū)混合油樣，且138 井區(qū)管線混合油樣中含輕質(zhì)油組分較高，達(dá)到了30.3%，138 井區(qū)尾管混合油樣含輕質(zhì)油組分較低，僅為27.39%；對(duì)比2 種油樣中軟蠟和硬蠟組分含量，可以看出138 井區(qū)井底尾管混合油樣軟蠟和硬蠟含量與138 井區(qū)管線混合油樣相比要高1.16%和0.95%。原油從井底到地面管線的過程中，原油中的軟蠟和硬蠟含量降低。

2.2 蠟樣含蠟量分析

采用原油全烴氣相色譜分析方法對(duì)138 井區(qū)管線混合蠟樣和138 井區(qū)井下150 m 混合蠟樣測(cè)試結(jié)果（見表2）。

表2 蠟樣飽和烷烴組分分布

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)蠟樣飽和烷烴結(jié)果分析，可以看出現(xiàn)場(chǎng)結(jié)蠟以硬蠟為主，硬蠟含量達(dá)到了60%以上，所取的蠟樣中，硬蠟組分飽和烷烴碳數(shù)在C29～C31（對(duì)應(yīng)的凝點(diǎn)在63～68 ℃）含量最高。

2.3 原油析蠟點(diǎn)的測(cè)定

原油析蠟點(diǎn)的測(cè)定依照SY/T 0522-2008《原油析蠟點(diǎn)測(cè)定 旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果（見圖1）。

圖1 138 井區(qū)原油黏溫曲線

從圖1 可以看出，138 井區(qū)原油析蠟點(diǎn)較高（29.6 ℃），井口及地面管線溫度低于原油析蠟溫度時(shí)大量的蠟在井筒及地面管線中析出，聚集形成結(jié)構(gòu)致密的蠟團(tuán)，沉積在油井管壁上。

結(jié)合飽和烷烴凝點(diǎn)[4]及138 井區(qū)油樣和蠟樣的分析結(jié)果，可以看出原油中含量在20%以上的硬蠟，是造成原油凝固點(diǎn)高和油井結(jié)蠟的主要原因，硬蠟組分飽和烷烴碳數(shù)在C29～C31含量最高，是結(jié)蠟組分中的主要成分。

2.4 高效防蠟降凝劑的研究

高效防蠟降凝劑以表面活性劑和蠟晶改性劑為主組分，復(fù)配以低分子醇而成。其中的表面活性劑是油溶性和水溶性表面活性劑，蠟晶改性劑為一種乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，可吸附在蠟晶上，干擾蠟晶生長(zhǎng)，防止蠟晶相互的溶解性，兼從金屬表面剝離蠟晶的作用。

2.4.1 理化指標(biāo)性能測(cè)試 通過實(shí)驗(yàn)可以看出（見表3），高效防蠟降凝劑CY-12 不含有機(jī)氯和二硫化碳，凝點(diǎn)可達(dá)-32 ℃，符合長(zhǎng)慶油田冬季使用，閃點(diǎn)為46 ℃，增強(qiáng)了該類產(chǎn)品的安全系數(shù)，可更好的服務(wù)油田生產(chǎn)。

表3 高效防蠟降凝劑CY-12 理化指標(biāo)

2.4.2 防蠟降黏性能測(cè)試 防蠟率和降黏率依照SY/T 6300-2009 進(jìn)行測(cè)試，選用138 井區(qū)混合油樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果（見表4）。

表4 防蠟性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，針對(duì)以上2 個(gè)油樣，高效防蠟降凝劑CY-12 防蠟率和降黏率可達(dá)70%以上，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，防蠟降黏效果提升了50%，具有較好的防蠟、降黏效果。

2.4.3 原油含水率對(duì)防蠟性能的影響 在測(cè)試防蠟性能過程中，由于原油含水率不同，測(cè)試的防蠟率和降黏率也存在較大的差異[5]。本文選取油樣，在138 井區(qū)尾管混合油樣中加入一定量的采出水，配制出不同含水率的油樣，依照SY/T 6300-2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》對(duì)防蠟、降黏性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果（見圖2，圖3）。

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，隨著含水率的升高而油樣中的蠟質(zhì)組分下降，測(cè)試的防蠟、降黏性能逐漸升高，高效防蠟降凝劑的防蠟和降黏性能明顯高于目前在用的1#和2#防蠟劑，當(dāng)含水率大于50%以上時(shí)，高效防蠟降凝劑的防蠟率和降黏率均達(dá)到90%以上。

2.4.4 原油降凝性能測(cè)試 在測(cè)試原油中加入不同濃度藥劑，加熱至45 ℃1 h 后，依照GB/T 510-1983《石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測(cè)定法》對(duì)改性后的原油進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果（見表5）。

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，高效防蠟降凝劑具有較好的降凝效果。針對(duì)138 井區(qū)管線混合油樣，在加入0.15%的高效防蠟降凝劑后，原油凝點(diǎn)從22 ℃降低至14 ℃，降凝效果明顯，符合現(xiàn)場(chǎng)油樣降凝的要求。

圖2 不同含水率對(duì)防蠟率的影響

表5 138 井區(qū)管線混合油樣降凝實(shí)驗(yàn)

2.4.5 破乳性能測(cè)試 破乳實(shí)驗(yàn)選用138 井區(qū)管線混合油樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法依照SY/T 5280-2000《原油破乳劑通用技術(shù)條件》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果（見表6）。

表6 138 井區(qū)管線混合油樣脫水實(shí)驗(yàn) 單位：%

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，高效防蠟降凝劑針對(duì)138 井區(qū)管線混合油樣有一定的破乳性能，加藥濃度為0.15%以上時(shí)，120 min 原油脫水率可達(dá)到80%以上，對(duì)于原油脫水具有一定的輔助效果。

2.4.6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況 2019-2020 年，在姬塬油田應(yīng)用182 口井，油井回壓平均降低30%以上，對(duì)比檢泵井加藥后載荷變化，最大載荷平均下降0.75 kN，最小載荷平均下降1.11 kN，載荷差平均上升0.36 kN。截止目前現(xiàn)場(chǎng)油井運(yùn)行平穩(wěn)、降回壓效果明顯，結(jié)蠟周期平均延長(zhǎng)4 倍以上，累計(jì)減少洗井次數(shù)642 次，減少檢泵次數(shù)80 次，節(jié)約熱洗清蠟費(fèi)用90.64 萬(wàn)元；節(jié)約檢泵清蠟費(fèi)為115.5 萬(wàn)元，減少原油產(chǎn)量損失227.9 t。

圖3 不同含水率對(duì)降黏率的影響

3 結(jié)論

（1）138 井區(qū)原油中含量在20%以上的硬蠟且析蠟點(diǎn)較高（29.6 ℃），井口及地面管線溫度低于原油析蠟溫度時(shí)大量的蠟在井筒及地面管線中析出，聚集形成結(jié)構(gòu)致密的蠟團(tuán)，沉積在油井管壁上，是造成原油凝固點(diǎn)高和油井結(jié)蠟的主要原因。

（2）利用非離子表面活性劑和離子型表面活性劑靜電穩(wěn)定理論，在乳化、增溶和穩(wěn)定機(jī)理的基礎(chǔ)上，將蠟晶改進(jìn)劑以納米顆粒的形式均勻的分散在水中，可有效提高藥劑的有效性能，針對(duì)該區(qū)塊防蠟率和降黏率可提高至70%以上。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明，該防蠟降凝劑可有效減輕抽油機(jī)負(fù)荷，延長(zhǎng)油井熱洗清蠟和檢泵周期的效果，具有較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用前景。