高 松

上海喜赫精細化工有限公司，上海 201620

原油在開采上升過程中，隨著地面溫度和壓力的降低以及原油中輕質氣體組分的不斷析出，當溫度下降到一個低溫臨界點的時候，原油內部溶解的石蠟便以結晶體形式析出、聚集并沉積在深井泵的閥門、抽油桿和油管壁等設備上，出現結蠟現象。結蠟量較多時易堵塞閥門，不能靈活地操作開關引起大量漏油，也會導致管道油流空間逐漸減小，抽油桿輸送能力降低，油井產量下降，從而增大油井負荷，出現井卡、抽油桿斷脫等生產事故［1］。

苯、甲苯、二甲苯等芳香烴和一些環(huán)烷烴、長鏈烷烴與原油中的石蠟分子有相似的結構，多用來作為清蠟劑，可以注入地下原油中以改善原油流動性，溶解沉積在輸油管道上的蠟質。但是這類溶劑存在密度小、難以沉降至油管底部、僅能溶化表層蠟質等缺點。為了進一步提高溶劑的清蠟效率，在溶劑中加入表面活性劑可以提高清蠟體系的密度、分散力和滲透力，從而加速蠟質結構的破壞，促進溶劑的溶蠟作用［2］。脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸鹽（FMES）具有與石蠟和瀝青類似的長碳鏈脂肪酸結構，對蠟質和瀝青有明顯的剝離效果［3］。將剝離效果明顯的FMES 與乳化力優(yōu)異的辛基酚聚氧乙烯醚-8（OP-8）組成二元表面活性劑體系，能明顯降低石蠟與管壁間的界面張力，加快有機溶劑進入石蠟內部，使大的蠟塊分散為小顆粒脫離至原油中，從而提高清蠟效率［4］。因此，本文將FMES 與OP-8 復配并與溶劑油、粗苯等制成清蠟劑，研究清蠟劑的溶蠟速率和清蠟率等性能指標，并將其應用于油井現場清蠟實驗，驗證清蠟效果，為提高原油產收率提供參考。

1 實驗

1.1 主要試劑與儀器

FMES、無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉（EDDHA-Na），工業(yè)級，上海喜赫精細化工有限公司；乙二醇丁醚，工業(yè)級，江蘇天音溶劑制造有限公司；OP-8，工業(yè)級，上海清奈實業(yè)有限公司；粗苯，工業(yè)級，上海焦化有限公司；200#溶劑油，工業(yè)級，鎮(zhèn)江南海中聯化工有限公司；石蠟切片，工業(yè)級，蘇州凱博精細化工有限公司。

小型擺洗機，張家港鑫源發(fā)實驗設備有限公司；YG091型表面張力儀，萊州市電子儀器有限公司；OCMA-310型實驗室小型烘箱，泰安奧愷威實驗儀器儀表有限公司；AB104型電子天平，上海凱德國際貿易有限公司；WSB-V 型傾點測試儀，蘭州三拓智能電子設備有限公司；FJ200 型高速分散均質機，上海滬析實業(yè)有限公司。

1.2 清蠟劑制備方法

稱取一定質量的表面活性劑FMES、OP-8、200#溶劑油、粗苯、正已醇和EDDHA-Na，用FJ200型均質機攪拌均勻，即制得清蠟劑。

1.3 測試方法

1.3.1 凝固點

按照GB/T 510—2018［5］《石油產品凝點測定法》測試清蠟劑凝固點。在100 mL 試管底部注入無水乙醇2 mL，向試管中倒入待測樣品至刻度線，將試管牢固地裝在套管中，保證試管外壁與套管內壁距離相等，放入低溫冷凍液中，試管侵入冷凍液的深度不少于80 mm。將試管傾斜45 °，保持試管內部藥劑液面位置沒有發(fā)生移動1 min，此刻的溫度即為凝固點。

1.3.2 溶蠟速率

參照Q/SY DQ0829—2006［6］《采油用清、防蠟劑技術條件》方法，準確稱量10 g石蠟切片裝入溶蠟測試杯中，升溫到70 ℃至石蠟完全融化為液體，冷卻后稱量石蠟和測試杯總質量，記為m1。將測試杯放入測試儀，加入清蠟劑溶液，恒溫40 ℃，啟動攪拌器，計時3 min 后取出溶蠟試杯倒置30 min，瀝干表面液體并稱質量，記為m2。溶蠟速率計算見式（1）。

式中：v為溶蠟速率，g/（min·m2）；m1為初始蠟球與測試杯的總質量，g；m2為殘留蠟球與測試杯的總質量，g；A為測試杯橫截面積，m2。

1.3.3 閃點

參照GB/T 261—2008［7］《賓斯基-馬丁閉口杯法》對清蠟劑閃點進行測定。

1.3.4 清蠟率

將石蠟（熔點50 ℃）、石蠟（熔點62 ℃）、瀝青和石英砂粉（粒徑178 μm）按照質量比4∶4∶1∶1混合，在70 ℃恒溫水浴條件下攪拌均勻。將尺寸為10 cm×20 cm×0.6 cm 的不銹鋼片用石油醚徹底除凈，室溫晾干，用精密天平稱其質量，記為m0。將稱量好的不銹鋼試片浸入混合蠟中靜置5 min，取出后垂直懸掛于空氣冷卻1 h后準確稱質量，記為m3。將帶蠟試片放入擺洗機，清蠟劑工作液保持溫度40 ℃，擺動頻率為100 次/min，擺動時間5 min，取出試片，瀝干并室溫干燥后稱質量，記為m4。清蠟率k的計算見式（2）。

2 結果與討論

2.1 FMES與OP-8復配后的清蠟效果

管道的蠟垢在生成過程中會包裹不同電荷的雜質，如帶正電荷的Ca2+、Mg2+和Fe3+，同時蠟垢表面也會附帶負電荷的硬脂酸瀝青類雜質。FMES屬于陰離子型表面活性劑，其帶負電荷的親水基—SO3-可以與帶負電荷的蠟垢產生靜電排斥作用，與帶正電荷的蠟垢產生靜電吸引作用，兩種靜電作用都可將蠟垢松動并加速蠟垢剝離脫落［8］。陰離子型表面活性劑的缺陷是乳化力不夠，需要借助非離子型表面活性劑的乳化作用削弱蠟垢與硬表面的結合力，因此將兩者復配是提高表面活性劑清蠟效果的有效途徑［9］。OP-8 乳化力優(yōu)異，可以將蠟乳化成水包油型微乳顆粒，有助于FMES 對蠟垢進一步的剝離。將乳化力優(yōu)異的非離子型表面活性劑OP-8 和分散剝離力優(yōu)異的陰離子型表面活性劑FMES 復配，并通過單因素試驗研究OP-8 和FMES 的最佳清蠟用量比例，FMES 和OP-8 復配后不同質量分數（w）時的清蠟率見表1。

表1 不同質量分數（w）FMES與OP-8的清蠟率

由表1 可知：單獨使用FMES 的清蠟效果要好于單獨使用OP-8 的效果，說明對于蠟垢的清洗，OP-8 的乳化作用不如FMES 的剝離和分散作用效果理想。這是由于在40 ℃溫度條件下，蠟以固體形式存在，乳化劑OP-8 很難突破蠟質表層擴散進入蠟垢內部［10］。FMES 與OP-8 復配后具有明顯的協同增效作用，FMES 和OP-8 質量比為1∶1的清蠟率最高，達到35.72%。

2.2 FMES/OP-8 二元體系與溶劑協同清蠟作用

溶劑是清蠟劑的重要組成部分，考慮溶劑的密度、價格、清蠟效果，選擇200#溶劑油和粗苯作為清蠟溶劑。200#溶劑油閃點大于30 ℃，密度為0.8 g/cm3，主要成分是長直碳鏈的烷烴［11］，靜態(tài)溶蠟率大于350 g/（min·m2）。粗苯為焦化企業(yè)生產焦炭的副產品［12］，價格低廉，主要組分是苯（50%～70%）、甲苯（10.5%～20%）和二甲苯（3%～6.2%），密度為0.9 g/cm3，溶蠟率大于450 g/（min·m2）。以OP-8和磺酸鹽FMES 質量比1∶1為清蠟劑的主要表面活性劑成分，與不同比例的200#溶劑油和粗苯復配，清蠟效果見表2。

由表2 可知：表面活性劑占比大的1 號和2 號實驗，靜態(tài)溶蠟速率和動態(tài)清蠟率均不理想，200#溶劑油和粗苯占比越大，清蠟劑的靜態(tài)溶蠟速率和動態(tài)清蠟率越高，說明表面活性劑只能起到輔助清蠟的作用，用量不宜太高，特別是乳化劑OP-8 用量過多，不僅會乳化蠟垢，也會將溶劑油乳化為水包油（O/W）型微乳液，將溶劑油的顆粒包裹起來而失去溶蠟的作用［13］，因此乳液型清蠟劑配方應該以溶劑油為主。10 號配比清蠟劑的清蠟效果最好，當二元表面活性劑、200#溶劑油和粗苯溶劑油的質量比為1∶2∶5 時，其靜態(tài)溶蠟率為366 g/（min·m2），清蠟率為82.17%。根據表2 的實驗結果最終確定的清蠟劑配方見表3。

表3 清蠟劑配方

按照表3 配方制得清蠟劑，根據石油天然氣行業(yè)標準GB/T 261—2008、GB/T 510—2018 等測試方法，測試其凝固點、閃點、溶蠟速率等性能指標，結果如表4 所示。由表4 可知：測試結果均達到標準的要求，另外將1 份清蠟劑與99 份原油混合攪勻，經測試，原油的黏度由38.50 下降為32 mPa·s，密度幾乎沒有變化，原油本身凝固點可下降2 ℃。

表4 清蠟劑性能指標

2.3 現場應用

按照表3 配方制得清蠟劑用于現場油田采油井的清蠟作業(yè)，在利津縣采油場對該配方清蠟劑進行了第1 次現場試驗，試驗井為直井，沉沒度大于200 m，井深1 618 m，從套管將配制好的清蠟劑150 kg 加入油套環(huán)形空間，輸送到井下空心光桿的頂部，與地層產出液混合后由井下空心桿處進入油管內，關井溶蠟浸泡24 h，每2 h活動抽油機1次，防止蠟垢脫落下沉，最后與產出液混合后一起舉升抽出地面?，F場試驗反饋抽油馬達上載電流下降，上載負荷下降5%，平均產油量提高0.4 m3/d，清蠟周期為15 d，清蠟作業(yè)達到了預期效果。

3 結論

1）FMES 的碳鏈長，分散性能優(yōu)異，低溫條件下對結蠟和瀝青有良好的剝離效果，與乳化性能優(yōu)異的非離子型表面活性劑OP-8 組成二元體系具有明顯的協同增效作用，對結蠟的去除效果理想。

2）將陰離子型表面活性劑FMES 與非離子型表面活性劑OP-8 按照1∶1 的質量比組成二元體系具有最佳的清蠟效果，該二元表面活性劑體系有利于將清蠟劑滲透入結蠟與管壁的結合處，降低結蠟在管壁的結合力，使結蠟更容易解析脫落至油流中。

3）將FMES、OP-8、200#溶劑油、粗苯、正己醇和EDDHA-Na 6 種原料分別按照質量分數6%、6%、24%、60%、3%和1%復配制得清蠟劑，兼有水基和油基清蠟劑的特點，在清蠟的同時也具有防蠟的效果，符合清蠟劑產品的發(fā)展趨勢。