合水油田長6油藏水平井清防蠟劑研究

李繼彪 ，魏江玲 ，代 莎 ，馬文慶 ，潘瑞娟

1.中國石油長慶油田分公司第十二采油廠 （甘肅 慶陽 745400）

2.中國石油長慶油田分公司第一采油廠 （甘肅 慶陽 745400）

3.西安石油大學材料科學與工程學院 （陜西 西安 710065）

清防蠟劑分子種類、相對分子質量、構型、構象等均與清防蠟效果有著直接的關系，同時油樣組分分布情況，也影響著清防蠟藥劑作用效能的發揮[1-4]。目前合水油田所用清防蠟劑清蠟效果固然較好，但是通常使用的溶劑毒性大，易燃、易爆、易被原油稀釋，而且相對密度小，對高含水油井的清防蠟適應性不強。而清防蠟劑的發展方向是制備高效、穩定、安全無毒、易儲存的清防蠟劑[5-7]。為此，有必要開發一種環保、高效的清防蠟劑滿足合水油田長6油藏水平井的開采需要。

研究人員從市售的常見工業產品和試劑中優選出對合水油區原油清防蠟效果較好的試劑，對清防蠟劑配方進行了篩選優化，篩選出與合水油區原油配伍的表面活性劑，確定了適合合水油區原油的清防蠟劑基礎配方。

1 實驗

通過對合水油田長6蠟樣成分分析、碳數分布分析和掃描電子顯微鏡的結果分析，及不同井的蠟樣進行對比發現，其組成中油質含量平均為19.68%、蠟含量為60.48%、膠質含量為15.58%、瀝青質含量為1.18%。對同一口井在0~200 m、200~400 m、400~600 m、600 m以下不同深度下采集出來的蠟樣分析對比發現，不同段采集出來的蠟樣組分含量變化不大[8]。因此最終選擇固平23-27、固平22-40、固平27-16三口井蠟樣為清防蠟藥劑配方篩選的樣品，并聯合其余油樣對清防蠟劑進行評價。

1.1 儀器及試劑

主要儀器：85-2型數顯恒溫磁力攪拌器；501型超級恒溫循環水浴；CP214型電子天平；SCKB 3000型閃點測定儀。

主要試劑：煤油、石油醚、二甲苯、甲苯、丙酮、正己烷、環己烷、正庚烷等溶劑油和苯系溶劑；助劑：丙三醇、正辛醇、異丙醇、異戊醇、乙酸丁酯、滲透劑JFC；表面活性劑：oπ-10、司盤 80。 除煤油、滲透劑JFC、司盤80為化學純外，其他均為分析純。

1.2 實驗方法

采用浸泡法測量靜態溶蠟速率。量取清防蠟劑20 mL，轉入25 mL具塞試管中。將具塞試管放入45±1℃的恒溫水浴槽中，恒溫10 min。將蠟樣融化倒入準備好的模具中，并在模具的上端懸掛細線，使液體蠟冷卻成蠟塊后，中間用細線貫穿。待蠟塊冷卻后，取下蠟塊。制作成型的蠟塊是圓柱體，其柱體高度為1 cm，圓柱體底面直徑0.7 cm。為將該蠟塊放入已恒溫的25 mL具塞試管中，細線另一端綁在瓶蓋上，蓋緊蓋子，在45℃水浴中恒溫3 min后取出蠟塊，晾干后稱重，按以下公式計算清防蠟劑的溶蠟速率：

f=(m0-m1)/t （1）

式中：f為溶蠟速率，g/min；m0為初始蠟塊的質量，g；m1為蠟塊在處理劑中浸泡一定時間后剩余質量，g；t為浸泡時間，min。

采用動態管流實驗測量動態溶蠟速率。取已知含蠟量的原油10 L，并將該井所取的蠟樣融化，加入到事先準備好的原油中，使原油的含蠟量處于40%~50%之間。采用環形管流實驗進行循環流動，待測試管中蠟樣沉積在管壁的厚度達到3 mm時，停止循環。將原油從管道中放出，將測試管冷卻至室溫后，利用管道直徑和長度計算出所結蠟樣的質量m0（經多次實驗驗證，由于溫度控制合理，蠟樣均勻地沉積在管內壁表面）。準備5 L的清防蠟藥劑用同樣的方法在該測試管中進行管流循環實驗，5 min后，停止實驗，并將藥劑從管道中放出，晾干后，計算管道中剩余蠟樣的質量m1，同時也可以測量清蠟后管內壁剩余蠟樣的厚度，利用公式（1）計算出動態溶蠟速率。相鄰2次測定結果的偏差應≤1.0%。

利用“倒杯法”測定防蠟率，即在析蠟點溫度下，原油中的蠟在杯璧上析出，通過測量加或不加清防蠟劑時的蠟析出量，來計算防蠟率。并通過閃點測定儀來測定清防蠟劑的閃點。

2 結果與討論

2.1 清防蠟劑篩選

2.1.1 清防蠟劑單劑篩選

圖1為清防蠟劑單劑溶蠟速率，從圖中可知，在相同條件下，由于固平23-27、固平22-40和固平27-16這3種蠟樣的組分含量相近，不同種類的清防蠟劑溶劑單劑對這3種蠟樣的溶蠟速率有所不同，但基本規律相似。二甲苯、甲苯、環己烷和正庚烷溶劑的溶蠟速率最快，由此初步篩選出4種試劑為溶劑單劑。4種溶劑對固平23-27蠟樣的溶蠟速率分別為 0.022 3 g/min、0.051 3 g/min、0.022 6 g/min和 0.0208 g/min(圖 1）。

圖1 清防蠟劑單劑溶蠟速率

2.1.2 清防蠟劑溶劑復配

將圖1中篩選出的溶蠟速率較高的清防蠟劑單劑，采用均勻實驗表U9(94)實驗方案，設計不同溶劑的配比實驗，考察不同溶劑間的協同效應，其溶蠟速率如圖2所示。通過對比清防蠟溶劑單劑和復配的結果（圖1和圖2）可以看出，各溶劑間具有一定的協同配伍性，復配后溶蠟速率較單一溶劑相比均提高，以8#溶劑效果最好。此時，甲苯、二甲苯、環己烷、正庚烷的比例為 8：7：5：1，6# 溶劑清蠟效率次之（甲苯、二甲苯、環己烷、正庚烷的比例為 6：3：6：3），因此初步選取8#和6#2組清蠟劑溶劑與不同類型表面活性劑復配。2種復配溶劑對固平23-27蠟樣的溶蠟速率分別為0.045 2 g/min、0.047 9 g/min。

圖2 清蠟防劑復配溶劑溶蠟速率

2.1.3 表面活性劑篩選

按表面活性劑在清防蠟劑中的作用選取以下幾類：互溶劑、破乳劑、降凝劑、滲透劑等。其中滲透劑是一種能使液體迅速而均勻地滲透到某種固體物質內部的表面活性劑，已廣泛用于紡織、印染、化纖、造紙等行業[9]。

實驗要求清防蠟體系不包含有機氯和二硫化碳，因此選取助劑（丙三醇、正辛醇、異丙醇、異戊醇、乙酸丁酯、滲透劑JFC）和表面活性劑（oπ-10、司盤80）分別與上述復配清蠟劑溶劑6#與8#進行復配，各試樣所用混合溶劑體積均為20 mL，表面活性劑加量0.1 mL，實驗方案和結果如表1和圖3所示。

表1 表面活性劑與復合溶劑的復配

圖3 清防蠟劑溶蠟速率

在圖 3可以看出，13#，17#，21#3種清防蠟劑對固平23-27，固平22-40和固平27-16 3種蠟樣的溶蠟速率較高。此時，清防蠟劑的配比為溶劑甲苯、二甲苯、環己烷、正庚烷的比例為 8：7：5：1，助劑為正辛醇、異戊醇、滲透劑JFC，表面活性劑司盤80，且溶劑：助劑：表面活性劑的體積比為92.5%~97%：1.5%~3.75%：1.5%~3.75%。

2.2 清防蠟劑評價

圖4為在常壓45℃，溶劑、助劑、表面活性劑的體積比為97%：1.5%：1.5%。藥劑加量20 mL時，不同油井蠟樣的靜態溶蠟速率和動態溶蠟速率的變化圖。結果表明，該清防蠟劑的靜態溶蠟速率遠遠大于0.032 g/min，平均動態溶蠟速率為0.087 g/min，最高為0.092 g/min。

圖4 不同油井蠟樣的靜態溶蠟速率和動態溶蠟速率

在加劑濃度2.5%時，對固平23-27、固平22-40、固平27-16、固平28-20、固平 32-18和固平 22-28 6口井油樣的防蠟率分別為35%、32%、34%，35%、30%、38%，平均防蠟率可達34%。

利用閃點測定儀測定的清防蠟劑閃點均為58℃，滿足SY/T 6300—2009《采油用清、防蠟劑技術條件行業標準》中Ⅱ類標準。

通過測量原油經過20mL移液管的時間，來確定清防蠟藥劑的降黏效果，清防蠟劑對合水油田長6油井6口井油樣的降黏率分別為32%、31%、34%，35%、31%、37%，平均降黏率為33%。

3 結論

通過分析得出結論：

1）通過清防蠟劑復配，得到清防蠟劑各組分配方：溶劑為92.5%~97%，混合醇為1.5%~3.75%，表面活性劑為1.5%~3.75%。

2）通過測定合水油田長6油井的6個蠟樣的防蠟效果，其平均防蠟率達到34%，閃點為58℃，平均降黏率為33%。

致謝：論文受西安石油大學“材料科學與工程”省級優勢學科和長慶油田第十二采油廠項目資助。