青海油田高蠟稠油降黏劑研究

孟 浩，鄭延成，潘 登，吳少明

(長江大學化學與環境工程學院，湖北荊州 434023)

我國稠油資源豐富，具有較高的開采價值，但稠油凝固點高，黏度大，流動性差，給原油的開采和輸送增加了困難。目前稠油的降黏一般采用化學降黏方法，主要包括乳化劑降黏和油溶性降凝劑降黏2種方式［1－3］。其中乳化降黏是通過加入O/W型表面活性劑，或利用原油中的石油酸與堿反應所生成的乳化劑，使W/O型乳狀液轉變成O/W型乳狀液，從而達到降黏的目的。而油溶性降凝劑可抑制蠟網狀結構的形成，使稠油表觀黏度有一定幅度的下降，從而改善原油的流動性。若降凝劑與乳化劑相互作用，可增強降黏效果［4］。

針對青海油田普通稠油蠟含量高、舉升過程中結蠟堵塞抽油管等問題，在對原油組成及黏溫性能進行分析的基礎上，選取具有降凝作用的丙烯酸十八酯類共聚物和具有降阻作用的非離子表面活性劑，考察它們對原油凝固點和黏度的影響，并予以優化，得到適合青海油田高蠟普通稠油的降黏體系。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

丙烯酸十八酯均聚物(Am)、丙烯酸十八酯－苯乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(AVS)，實驗室自制［5］;失水山梨醇油酸酯(SP80)、潤濕劑 KT、滲透劑JFC，均為非離子表面活性劑，荊州天合科技有限公司;QS原油，取自青海油田，凝固點32 ℃，含蠟量11.8%，參照 SY/T 5119—2008《巖石中可溶有機物及原油族組分分析》測得原油族組成為:飽和組分56.51%、芳香組分20.48%、膠質 10.19%、瀝青質 12.82%。

DV－II黏度計，Brookfield公司;石油產品凝點試驗器，上海石油儀器廠;電子天平;水浴鍋。

1.2 實驗方法

1.2.1 凝固點測試

使用石油產品凝點試驗器，參照GB/T 510—1983《石油產品凝點測定法》測定QS稠油的凝固點。測定前需加熱至50℃并恒溫10 min，待化學劑與蠟晶完全作用后進行測試。

1.2.2 降黏率測定

原油開采過程中含有一定量的水。稱取一定量的QS稠油，控制油水質量比為7∶3，在室溫下攪拌均勻，待油樣充分混合后，采用Brookfield黏度計測定黏度。降黏率計算公式如下:

式中，υ為降黏率，%;η0為不加降黏劑時的黏度，mPa·s;η1為加降黏劑后的黏度，mPs·s。

2 結果與討論

2.1 溫度對稠油黏度的影響

取一定量QS稠油，測定不同溫度下原油的黏度，結果見圖1。

圖1 溫度對QS稠油黏度的影響

從圖1可以看出，隨著溫度的升高，稠油的黏度先急劇降低后緩慢減小。40℃時稠油黏度為613 mPa·s。

2.2 加堿量對稠油黏度的影響

取一定量稠油，改變體系中氫氧化鉀(AK)的質量分數，攪拌均勻后測定40℃時的黏度，結果見圖2。QS稠油的黏度隨加堿量的增加而先減小后增大。當堿的加量為0.07%時，稠油黏度為465.1 mPa·s，為最佳加堿量。加堿降黏的主要機理是:稠油中含有大量的有機酸，與堿反應生成表面活性物質，在有水存在的情況下，與原油形成低黏的O/W型乳狀液，從而達到降黏效果。堿的加量應適宜，加堿量太少，只有少量有機酸轉化為活性物質吸附在油水界面，另一部分未皂化的有機酸仍存在于油相中，未發生從W/O型到O/W型的轉變;若加堿量過多，由于有機酸全部皂化，已經形成的陰離子基團相互排斥，界面吸附膜稀疏，界面壓較低，不能完全將瀝青質聚集體從臨界面上頂替下來，難實現O/W乳狀液轉化，導致黏度上升［6］。

圖2 加堿量對QS稠油黏度的影響

2.3 降黏劑的篩選

2.3.1 單一降黏劑

取一定量的QS稠油，加入降黏劑Am、AVS、SP80、KT、JFC以及甲苯，改變降黏劑的用量，測定稠油凝點和40℃時的黏度，結果如表1所示。

表1 單一降凝劑對QS稠油黏度及凝固點的影響

三聚物AVS的降黏效果最好，甲苯的降黏效果最差。同時隨著QS稠油黏度的降低，凝固點也有所下降。QS屬于高蠟原油，油溶性降凝劑(三聚物AVS、單聚物Am)同時具有與蠟分子共晶的非極性部分和使蠟晶晶型產生扭曲的極性部分［7］，能抑制蠟網狀結構的形成，降低QS稠油的凝固點。其中由于三聚物分子在高溫下其較強的極性和滲透性作用，能與膠質－瀝青質聚集體發生作用，故降黏效果明顯;單聚物極性弱，滲透性差，高溫下會溶脹增黏，低溫下會改善蠟晶的結晶性能而具有微弱的降黏性能［8］。非離子活性劑(SP80、KT、JFC)通過在蠟晶表面吸附而降低原油凝固點，且能與原油形成O/W型乳狀液而降低原油黏度。甲苯為有機溶劑，能夠溶解蠟晶，減少原油中的析蠟量，增加蠟的分散度，且蠟分散后的表面電荷相互排斥，不易聚集形成三維網狀結構，從而降低凝固點及黏度［9］。

單一降黏劑與堿復合作用時降黏效果增強，其中AVS、JFC及KT加堿后對QS稠油的降黏效果較為明顯。堿加量為0.07%時，AVS、JFC和KT與堿復合作用時的降黏效果如圖3所示。

圖3 堿與降黏劑復合作用的降黏效果

從圖3可以看出，AVS+AK體系的降黏效果最好，AVS的質量濃度為600 mg/L時降黏率達66.4%。

2.3.2 降黏劑的復配

為了探究降黏劑之間的復配效果，取AVS、Am、SP80及KT 4種單劑兩兩復配，測試其協同作用。取一定量的QS稠油，加入質量濃度為300 mg/L的復合降黏劑(質量比1∶1)，再加入質量分數為0.07%的堿，測定加堿前后40℃下的黏度，結果見表2。

表2 復配降黏劑對QS稠油黏度的影響

KT+AVS和SP80+AVS這2種復配體系的降黏效果好，且加堿后的黏度明顯低于加堿前。堿能與降黏劑相互作用，增強降黏效果，這是因為堿與石油酸等生成表面活性物質，有利于形成O/W型乳狀液。

2.3.3 降黏劑體系加量對黏度的影響

在QS稠油中加入AK，然后加入復配降黏劑，m(KT)∶m(AVS)∶m(SP80)=1∶1∶1，改變復配降黏劑的加量，測定QS稠油在40℃下的黏度，結果如圖4所示。

圖4 復配降黏劑用量對QS稠油黏度的影響

從圖4可以看出，隨著復配降黏劑質量濃度的增加，QS稠油的黏度降低。當降黏劑的質量濃度為600 mg/L時，QS稠油的黏度為90 mPa·s，降黏率為85.3%，此時復配劑對稠油QS的降黏效果最佳。

3 結論

1)溫度是影響稠油黏度的重要因素，QS稠油的黏度隨溫度的升高而下降。

2)堿能中和石油中的酸性組分，生成O/W乳化劑，有利于形成O/W型乳狀液，從而達到降黏效果。

3)降黏劑單劑中，三聚物AVS的降黏效果最好。600 mg/L AVS+0.07%AK體系的降黏率達66.4%。

4)QS稠油的復合降黏劑配方為600 mg/L復配降黏劑+0.07%AK，復配降黏劑中 m(AVS)∶m(KT)∶m(SP80)=1∶1∶1，降黏率達 85.3%。

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