玉門油田原油降凝劑的研制

李來紅

中國石油玉門油田鉆采工程研究院，甘肅 酒泉 735019

0 前言

我國原油大多含蠟量高，屬于高凝點高蠟原油。 隨著外界溫度的降低，原油中的蠟晶會結晶析出，蠟晶的增多，會逐漸形成三維網狀結構使原油失去流動性，給原油的開采和運輸帶來極大的困難［1］。原油降凝劑又稱低溫流動改進劑（PPD），是一類可以降低石油及油品凝固點，改善其低溫流動性的高分子聚合物［2］。 玉門油田原油凝點較高，其中青西油田原油凝點為18 ℃，鴨兒峽油田原油凝點為20 ℃。 酒東油田原油凝點為20 ℃，冬季管輸原油困難。 為便于油田自產原油集輸，中國石油玉門油田鉆采工程研究院與中國石油大學合作進行了玉門油田原油降凝劑的研制與生產，研發的降凝劑產品效果良好。

1 原油降凝劑實驗室配方的研發

1.1 原油物性分析測試

由于降凝劑的降凝效果與原油的組成、性質密切相關，其分子結構必須與原油中蠟晶的結構相匹配［3］。 因此，在設計降凝劑前，應對油樣進行物性分析。 分析內容主要包括原油的凝點、含水量、密度、蠟含量、析蠟點等。分析結果見表1。

1.2 降凝劑的合成

1.2.1 合成原理

單體MA（馬來酸酐）與SA（十八酯）在一定比例下通過引發劑的作用發生聚合反應，生成帶有極性側鏈和非極性碳鏈的梳狀聚合物。 其極性部分抑制蠟晶生長，非極性部分與原油中的蠟晶共晶析出，破壞蠟晶的結晶次序，抑制蠟晶形成三維網狀結構，降低原油凝點，改善原油的低溫流動性［4-10］。

表1 原油物性分析

1.2.2 正交試驗條件優化

影響降凝效果的因素很多，例如單體配比、反應溫度、引發劑用量、反應時間、降凝劑加入量等等。 所以，本試驗以正交試驗確定其最優條件。正交試驗設計見表2，正交試驗實施見表3。

表2 正交試驗設計

表3 正交試驗實施表

由表3 可以看出，以降凝幅度為依據，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為四因素三水平的降凝幅度之和，K1、K2、K3 為四因素三水平降凝幅度的平均值，R 為極差， 根據極差大小確定四種因素對降凝幅度的影響主次順序為： 單體配比＞引發劑＞時間＞溫度，由此，確定降凝劑最優合成條件：單體配比為1∶1，溫度為85 ℃，引發劑用量為1.0%，反應時間為6 h。

1.2.3 玉門油田原油降凝劑合成工藝條件

根據正交試驗結果，優化反應條件，得到玉門原油降凝劑的最佳合成工藝方案，見表4。

表4 玉門原油降凝劑反應條件

2 原油降凝劑工業化試生產

在原油降凝劑工業化試生產過程中，實驗室對原油降凝劑配方進行了調整。 通過調整反應物摩爾比、引發劑用量、反應溫度和反應時間，使生產的降凝劑產品滿足質量指標要求。 工業化試生產出1.5 t 原油降凝劑產品，產品性質評價結果見表5。

原油降凝劑產品性質評價試驗結果表明， 針對酒東、青西、鴨兒峽油田原油特性研制的原油降凝劑，降凝效果良好，產品質量符合行業標準要求。

表5 試生產原油降凝劑產品性質

3 降凝劑礦場試驗

分別在柳6 井、青1-8 井開展了原油降凝劑現場試驗。 加劑后，原油凝點的變化見表6～7 和圖1。 試驗結果表明，柳6 井、青1-8 井原油凝點可以降至5.0 ℃以下，滿足使用要求。

表6 柳6 井加劑后原油凝點

表7 青1-8 井加劑后原油凝點

由圖1 可看出，柳6 井、青1-8 井加劑后原油黏度也明顯降低。

圖1 柳6 井、 青1-8 井加劑前后原油黏度-溫度曲線

4 結論

a）經過玉門原油降凝劑的室內研究、工業化試生產和礦場試驗，最終確定了玉門原油降凝劑的最佳生產配方（最佳配比為馬來酸酐∶十八酸（摩爾比）為1∶1，引發劑用量1.0%，反應時間6 h，反應溫度85 ℃），該配方原料易得、生產工藝簡單、降凝效果顯著，符合玉門原油降凝標準。

b） 研制生產出的原油降凝劑可將原油凝點從19 ℃降至5 ℃以下，降凝幅度13 ℃以上，降凝效果顯著。

［1］ 代曉東，賈子麒，李國平，等. 原油降凝劑作用機理及其研究進展［J］. 油氣儲運，2011，30（2） ：86-89.Dai Xiaodong， Jia Ziqi，Li Guoping，et al. The Acting Mechanism of Crude Oil Pour Point Depressant and Its Study Progress in PPD［J］. Oil & Gas Storage and Transportation，2011，30（2）：86-89.

［2］ 王景昌，趙建濤，杜中華，等. 高凝點原油降凝劑的研制與復配［J］. 石油化工高等學校學報，2011，24（5） ：14-16.Wang Jingchang，Zhao Jiantao，Du Zhonghua，et al.Preparation of Compound Pour Point Deprssant for High Solidifying Point Crude Oil［J］. Journal of Petrochemical Universities，2011，24（5）：14-16.

［3］王 彪，張懷斌，張付生，等.一種新型原油降凝劑的研究［J］.石油學報，1998，19（2）：98-99.Wang Biao， Zhang Huaibin， Zhang Fusheng， et al. Study on A New Type Pour Point Depressant Used for Crudes［J］. Acta Petrolei Sinica，1998，19（2）：98-99.

［4］ 劉林林，王寶輝， 張舜光.原油降凝劑作用機理與影響因素［J］. 精細石油化工，2006，23（3）：55-58.Liu Linlin， Wang Baohui，Zhang Shunguang. The Depression Mechanism and Influencing Factors of Pour Point Depressants for Crude Oil ［J］.Speciality Petrochemicals，2006，23（3）：55-58.

［5］ 金明皇，李克華，吳蘭蘭.管輸原油降凝劑的研究進展［J］. 精細石油化工進展，2012，13（6）：34-37.Jin Minghuang，Li Kehua，Wu Lanlan. Progress of Research on Pour Point Depressants for Pipeline Transported Crude Oils［J］.Advances in Fine Petrochemicals，2012，13（6）：34-37.

［6］ 張勁軍. 易凝高粘原油管輸技術及其發展［J］. 中國工程科學，2002，4（6）：71-76.Zhang Jinjun.Technologies for Pipelining of High Viscous and Congealable Crude Oil and Its Development ［J］. China Engineering Science，2002，4（6）：71-76.

［7］ 王 敏，趙 靜，張廷山，等. 原油降凝劑及其在我國原油中的應用［J］. 現代化工，2001，21（11）：58-61.Wang Min，Zhao Jing，Zhang Tingshan，et al. Pour Poit Depressant for Crude Oil and Its Aapplication in China［J］.Modern Chemical Industry，2001，21（11）：58-61.

［8］ 邸進申，張 誠，李英杰，等. 原油流動性改進劑的制備及應用［J］. 石油煉制與化工，1997，28（8）：43-46.Di Jinshen，Zhang Cheng， Li Yingjie，et al. Preparation of Crude Oil Flow Improver and Its Application ［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，1997，28（8）：43-46.

［9］ 王麗娟， 田 軍. 聚合物型原油降凝劑的作用機理及應用［J］. 精細石油化工，1997，（5）：5-8.Wang Lijuan，Tian Jun. Study on the Mechanisms of Function and Applying of Polymer Pour Point Depressants for Crude Oil［J］.Speciality Petrochemicals，1997，（5）：5-8.

［10］ 李克華. 降凝劑及其降凝機理［J］. 石油與天然氣化工，1993，24（1）：35-38.Li Kehua. Pour Point Depressant and Its Mechanism of Pour Point Depression［J］. Chemical Engineering of Oil and Gas，1993，24（1）：35-38.