文昌油田海底輸油管線在線清蠟技術研究

2014-10-15 10:15:10吳小梅

化學與生物工程 2014年7期

吳小梅，吳娟，梅平，陳武

（長江大學化學與環境工程學院，湖北荊州434023）

中海石油湛江分公司文昌油田8－3平臺至14－3平臺海底輸油管線經過一段時間的集輸，管線中存在嚴重的結蠟現象，導致輸油量不斷下降。為使油田生產正常有序進行，需要進行在線清蠟作業。O／W型乳液清蠟劑因結合了油基和水基清蠟劑的優點而成為當今清蠟劑的主要發展方向之一[1］。該類清蠟劑既保留了有機溶劑及表面活性劑的清蠟效果，又克服了此類溶劑對人體的毒害。

作者針對文昌油田海管結蠟堵塞問題開展在線清蠟技術研究，擬為清除集輸過程中管線內部的凝油、結蠟從而減小輸油回壓和磨阻提供科學依據，以保證油田的正常生產。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

固體蠟樣取自文昌油田海底輸油管線現場。

苯、甲苯、二甲苯、環己烷、正庚烷、氫氧化鈉，分析純；柴油、煤油、JFC、OP－10、AEO9、TW40、TW60、TW80、SPAN60、油酸鈉，工業品。

78HW－1型恒溫磁力攪拌器；萬用電爐；DK－98－1型電熱恒溫水浴鍋；AL204型分析天平。

1.2 固體蠟樣成分分析

固體蠟樣成分分析，參照石油天然氣行業標準SY／T 7550－2012《原油中蠟、膠質、瀝青質含量測定法》[2］。

1.3 在線乳液型清蠟劑的配方設計

1）將0.5g黑蠟放入裝有20mL不同有機溶劑的帶塞試管中進行動態溶蠟實驗（利用恒溫水浴振蕩器在水平方向來回振動4h），進行乳液型清蠟劑的油相篩選；然后以不同的油水相比例在40℃下高速攪拌制成O／W型乳液，在50℃下進行動態溶蠟實驗，以確定有機溶劑含量。

2）以不同的表面活性劑（乳化劑、潤濕劑和分散劑）配制含有機溶劑50%的O／W型乳液（其中水相為去離子水），比較乳液的穩定性及破乳性；再比較單一表面活性劑的潤濕效果、分散性能，進行表面活性劑的篩選。

3）在水相中加入不同量的助劑堿氫氧化鈉，配制成油水比為1∶1的乳液，測定清蠟率并觀察乳液穩定性，確定助劑堿的添加量。

1.4 不同因素對清蠟劑體系性能的影響研究

在20mL清蠟劑體系中加入0.5g黑蠟（干燥至恒質量），50℃下恒溫振蕩8h，濾出未溶物，烘干冷卻至恒質量，稱量，計算清蠟率。

固定其它條件不變，依次考察蠟塊質量、溫度、清蠟劑用量、清蠟時間對清蠟率的影響。

2 結果與討論

2.1 固體蠟樣的成分（表1 ）

表1 固體蠟樣的成分／%Tab.1 The composition of solid wax／%

由表1 可知，文昌油田固體蠟樣中無機鹽成分占11.34%，有機成分占88.66%。

2.2 在線清蠟劑體系研究

根據文獻和現場調研情況，確定在線清蠟劑體系為乳液型清蠟劑，該清蠟劑由油相和水相構成。有機溶劑作為乳液的油相，水相選擇合適的乳化劑、潤濕劑及分散劑，此外還加入了堿作為穩定劑，制得乳液型清蠟劑。

2.2.1 乳液型清蠟劑油相的篩選

單一有機溶劑的溶蠟性能如表2 所示。

表2 單一有機溶劑的溶蠟性能Tab.2 The wax soluble performance of the single organic solvent

由表2 可知，甲苯、二甲苯及環己烷的溶蠟性能較好，故將其兩兩復配進行動態溶蠟實驗，以期產生更佳的清蠟效果，結果如表3 所示。

表3 復配有機溶劑的溶蠟性能Tab.3 The wax soluble performance of the complex organic solvents

由表3 可知，當V二甲苯∶V環己烷＝1∶1時，清蠟效果最好，因此，選擇二甲苯－環己烷混合溶劑（體積比1∶1）為主清蠟劑。

進一步考察有機溶劑含量對清蠟率的影響，結果如表4所示。

由表4可知，有機溶劑含量越高，清蠟率越高。乳液中有機溶劑的含量高，可以增強溶蠟能力、縮短溶蠟時間；但有機溶劑含量過高時，乳液的成本增加，且乳液的穩定性降低。綜合考慮清蠟率及乳液穩定性能，選擇有機溶劑含量為50%。

表4 有機溶劑含量對清蠟率的影響／%Tab.4 The effect of organic solvent content on the paraffin removal rate／%

2.2.2 乳液型清蠟劑水相中表面活性劑的篩選

表面活性劑是清蠟劑體系的乳化劑、分散劑和潤濕劑，對清蠟劑性能起關鍵作用。分別以不同表面活性劑配制乳液，比較其穩定性及破乳性，再比較單一表面活性劑的潤濕性和分散性，結果如表5 ～7所示。

表5 表面活性劑的乳化性能比較Tab.5 The comparison of surfactant emulsifying performance

由表5 可知，OP－10和AEO9的乳化性能較穩定，其中0.5%AEO9乳化性能最佳且破乳效果好，故選擇0.5%AEO9作為乳化劑。

表6 表面活性劑的潤濕性能比較Tab.6 The comparison of surfactant wetting performance

由表6可知，1%JFC的8h的清蠟率為100%，潤濕效果顯著，故選擇1%JFC作為潤濕劑。

表7 表面活性劑的分散性能比較Tab.7 The comparison of surfactant dispersion performance

由表7可知，0.5%SPAN60分散體系顆粒細小，分散很均勻，分散性能好。故選擇0.5%SPAN60作為分散劑。

2.2.3 助劑堿添加量的確定

堿能與膠質、瀝青質作用，生成表面活性物質使之溶解，可提高清蠟劑對黑蠟的清除能力，同時還增加了乳液水相的極性，減小乳化劑在水中的溶解度，使更多的乳化劑在油水界面上吸附，因此，清蠟劑中加入堿性物質作為助劑可改善乳液的穩定性并提高清蠟速度[3－4］。以氫氧化鈉作為助劑堿，考察其添加量對清蠟率及乳液穩定性的影響，結果如表8所示。