楊豫新

（克拉瑪依新科澳石油天然氣技術股份有限公司，新疆克拉瑪依834000）

蠟在油層下通常以溶解態(tài)溶解在原油中，而原油開采過程中，含蠟原油沿著油管上升，隨壓力降低以及輕質組分的逸出，原油對蠟的溶解能力下降時，將有部分蠟晶體從原油中析出。由于油井管道表面具有一定的粗糙度能夠作為蠟結晶核心，使從原油中析出的蠟聚集長大，加速了原油管線蠟結晶的過程。蠟結晶在管道中會造成原油流動阻力增大，直接影響產量和能耗，嚴重時會導致停產［1，2］。防蠟劑能改變原油中蠟的發(fā)育過程，其實質是對蠟晶體的晶格參數(shù)產生影響，宏觀上蠟以結晶態(tài)表現(xiàn)出來，因此，及時預防蠟結晶析出，延緩清蠟周期是油井正常生產的重要保證［3］。

用化學藥劑對油井進行防蠟是目前油田應用較廣泛的防蠟技術。隨著表面活性劑廣泛應用，防蠟劑有了長足發(fā)展。雖然在實際應用中都取得了一定的效果，但是由于其對原油的針對強，實際應用中，表面活性劑型的防蠟劑出現(xiàn)應用效果不理想或者使用效果不穩(wěn)定等現(xiàn)象。因此，研發(fā)更高性能的防蠟劑來解決上述問題顯得尤為重要。

1 實驗部分

1.1 原料及設備

主要原料：新疆油田某區(qū)塊原油；非離子表面活性劑、有機氯化物、有機硫化物、有機磷化物、多元醇酯，均為工業(yè)品，純度大于98%。

主要設備：F-1型不銹鋼反應器，LXJ-IIB型低速大容量多管離心機，電子天平、烘箱、恒溫水浴、清防蠟測試儀、配方瓶等。

1.2 復合防蠟劑的性能測試方法

對制備的復合型防蠟劑參照SY/T6300-2009防蠟率測定方法［4］進行防蠟劑防蠟效果的評價。

2 結果討論

2.1 防蠟劑的組成設計

表面活性劑附著在蠟結晶微粒表面形成1層薄膜，防止蠟結晶聚集和長大，可將處于微粒狀態(tài)下的蠟結晶分散于油中被帶出油井，同時表面活性劑還會在油管表面附著形成1層薄膜，對蠟結晶的沉積產生阻礙作用［5，6］。含有石蠟鏈節(jié)的支鏈型高分子聚合物的支鏈在原油中展開，交織成網狀結構，可有效吸附析出的石蠟微晶，使得析出的石蠟呈空曠、疏松樹枝狀或聚集樹枝狀的晶體堆砌物，防止石蠟微晶聚沉黏附在管道上，從而起到防蠟效果［7］，應該篩選作為防蠟劑的主要組分。

非離子表面活性劑是鏈狀高分子聚合物，具有親水親油基團，其與蠟晶或油管的相界面性質會隨油井流體的變化而變化，使表面活性劑在油管表面附著形成薄膜也會隨油井流體的變化而發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)膜脫落現(xiàn)象。在防蠟劑中增加成膜劑組分，對表面活性劑的成膜效果進行強化和彌補，也應該作為防蠟劑的主要組分篩選出來。

根據(jù)以上分析，配方設計使用水溶性非離子表面活性物質、油溶性非離子表面活性物質和成膜類物質3類防蠟組分，以及輔助性組分乳化劑和水等。再從上述組分中篩選和用量優(yōu)化，形成復合型油田防蠟劑的配方。

2.2 水溶性非離子表面活性劑的考察

表面活性劑的親油或親水程度可以用HLB值的大小判別，HLB值越大代表親水性越強，HLB值越小代表親油性越強。親水親油轉折點HLB為10。HLB小于10為親油性，大于10為親水性。因此，選擇HLB大于10的非離子表面活性劑作為水溶性的組分。實驗結果見表1。

表1 水溶性非離子表面活性劑的考察

從表1可見，對于水溶性的非離子表面活性劑來講，直鏈型表面活性劑的防蠟效果優(yōu)于具有支鏈結構的表面活性劑，優(yōu)選脂肪醇型表明活性劑。

2.3 油溶性表面活性物質的考察

選擇HLB小于10的非離子表面活性劑作為油溶性的組分。實驗結果見表2。

表2 油溶性非離子表面活性劑的考察

從表2看出，對于油溶性的非離子表面活性劑來講，具有支鏈結構的表面活性劑防蠟效果優(yōu)于直鏈型表面活性劑的。優(yōu)選樹脂型表明活性劑。

2.4 成膜劑的考察

成膜劑的考察見表3。

表3 成膜劑的考察

由于非離子型表面活性劑與原油管線成膜會不斷的脫落，若能篩選出1種能與金屬表面形成穩(wěn)定膜的組分，作為表活劑成膜的補充和強化。從表3看出，有機硫化物效果更佳。

2.5 復配試驗

根據(jù)上述試驗結果，預先對水溶性和油溶性非離子表面活性物質進行加入量優(yōu)化后，再與成膜類物質進行復配，并測試其防蠟效果。結果見圖1、2。

從圖1看出，當水溶性表面活性劑用量為35%，相應的油溶性子表面活性劑的用量為65%時，2者的復配效果達到最佳，防蠟率為68.5%。

從圖2看出，當在非離子表面活性劑中復配成膜劑后，防蠟率大幅度提高。當成膜劑加入量達到1%以后，防蠟率增加到93.2%，再增加成膜劑的用量，防蠟率幅度趨緩。

圖2 表面活性劑與成膜劑的復配效果

2.6 乳化劑的考察

經過試驗室研究，確定復合防蠟劑水溶性和

油溶性非離子表面活性劑、以及成膜劑的主要組成和較優(yōu)的配方比例，但是它們之間是互補相容的，需要乳化劑的作用使其成為穩(wěn)定的乳液型復合防蠟劑。對山梨醇酯、聚氧乙烯山梨醇酯中的不同HLB值的產品進行篩選，確定了適宜的配比。

2.7 復合型防蠟劑性能評價

2.7.1 防蠟劑加量對防蠟效果的影響向防蠟率測試杯中加入新疆油田含水為0.5%的原油70 g，石蠟20 g，水10 g，配成含蠟量20%、含水量10%的油樣。進行防蠟劑用量的考察，實驗結果見圖3。

圖3 防蠟劑加入量對防蠟率的影響

由圖3可以看出，防蠟劑加入量在0.8%之前防蠟率隨著防蠟劑加量的增加而快速增大，當防蠟劑加量超過0.8%之后防蠟率趨于平緩。這是由于防蠟劑用量超過0.8%時防蠟劑趨于飽和，再增加防蠟劑用量對防蠟率的影響不大。由此可見，防蠟劑質量分數(shù)為0.8%時效果最好。

2.7.2 油樣含蠟量對防蠟效果的影響向防蠟率測試杯中加入一定量的新疆油田某區(qū)塊含水為0.5%的原油、石蠟和水，配成含水量為10%，含蠟量分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%的模擬油樣。分別向油樣中加入質量分數(shù)0.8%的防蠟劑，測定其防蠟率，實驗結果見圖4。

圖4 油樣含蠟量對防蠟率的影響

由圖4可見，含蠟量在5%～25%時防蠟劑防蠟效果較好，當含蠟量大于25%后防蠟率明顯降低。

2.7.3 油樣含水量對防蠟效果的影響向測試杯中加入一定量新疆油田含水為0.5%的原油、石蠟和水，配成含蠟量為20%，含水量分別為10%、20%、30%、40%、50%、60%的模擬油樣。分別向油樣中加入防蠟劑，測定其防蠟率，實驗結果見圖5。

圖5 油樣含水量對防蠟率的影響

由圖5可見，油樣含水量在10%～20%之間時，防蠟率隨含水量增加而增大；油樣含水量超過20%時，防蠟率隨含水量的增加而變化趨于穩(wěn)定。

3 結論

通過防蠟測定評價實驗，直鏈型水溶性的非離子表面活性劑的防蠟效果優(yōu)于支鏈結構的表面活性劑。支鏈結構的油溶性的非離子表面活性劑的防蠟效果優(yōu)于直鏈型表面活性劑的。成膜劑組分的引入可大幅提高防蠟劑產品的防蠟率。在防蠟劑組分中復配成膜劑以后，防蠟劑的防蠟率由68.5%提高到93.2%。