新型乳液型清蜡剂HS—1的研制及性能评价

李克华,吕 雷,张 权 (长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023)

溶解于地层原油中的蜡在开采和输送时,因温度或压力的降低,会在输油管道表面结蜡。由于结蜡造成管道缩径,甚至堵塞管道,从而大大降低了原油产量和输送油的能力,因而油田生产作业时常需进行清蜡和防蜡作业[1]。目前油田上所用的清蜡剂主要有油基清蜡剂和水基清蜡剂2大类。油基清蜡剂清蜡效率高但有毒,水基清蜡剂毒性小但清蜡效果差[2]。为了提高清蜡和防蜡效果,笔者利用有机溶剂和表面活性剂研制出新型乳液型清蜡剂HS-1,并对其性能进行了评价。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

1)仪器 恒温水浴锅;电动搅拌器;电热套;分析天平等。

2)试剂 煤油、柴油、环己烷、正己烷、有机溶剂A、B、C、D;CX系列油井清蜡剂 (长庆化工集团);黑蜡;多种表面活性剂;多种助表面活性剂等。

1.2 试验方法

1)清蜡速率的测定 将黑蜡加热熔化并冷却接近凝固,将挂片一端插入,取出若干次,使挂片两面均匀地结上一层具一定高度和厚度的黑蜡,冷却固化待用。取一定量溶剂加入250ml具塞量筒中,将试管放在恒温水浴锅中至少30min。将金属片称重后放入试管中反应,一定时间后取出风干后再次称重。由挂片在一定时间内的失重量计算清蜡剂的清蜡速率:

2)蜡样风干处理 将未溶完的蜡样取出风干,相隔0.5h称重,若差值小于1%则风干合格。

3)乳液型清蜡剂的制备 将油溶性药剂和水溶性药剂按计量分别进行配制,在25℃及搅拌的条件下将油相缓慢加入水相中,再搅拌5min,即配制出乳液型清蜡剂[3]。

4)乳液清蜡剂稳定性及破乳性的测定 在25℃条件下观察乳液是否分层,测定乳液稳定时间即可判断乳液稳定性的好坏;在45℃条件下观察乳液是否立即分层及分层时间,由此判断其破乳效果的好坏。

2 结果与讨论

2.1 有机溶剂的筛选

由于在清蜡剂中油基部分占主导地位,故选择好的油基对提高清蜡剂效率有很好的促进作用。通过清蜡试验得到单一有机溶剂的清蜡速率 (见表1)。

从表1可以看出,煤油、柴油、有机溶剂A的清蜡速率较慢,而环己烷有机溶剂B和C的清蜡速率较快。为了进一步提高清蜡效果并结合成本考虑,选取正己烷和有机溶剂B与煤油进行复配试验。

表1 不同有机溶剂对黑蜡清蜡速率的测定

2.2 有机溶剂的复配

为了进一步考察不同溶剂之间是否具有清蜡协同作用,选取正己烷、有机溶剂B和煤油进行不同加量比例对清蜡效果的影响试验[4],试验结果如表2所示。

根据表1和表2可以看出,复配溶剂之间具有一定的协同配伍性,复配后其清蜡速率较单一溶剂的效果有所改善,其中以有机溶剂B∶煤油 (6∶4)混合溶剂的效果最好,而且经济成本较单一溶剂有所降低,所以选取该混合溶剂作为新型清蜡剂的油相。

表2 复配溶剂对黑蜡清蜡速率的测定

2.3 油水比的确定

该试验计划研制O/W乳液型清蜡剂。据文献[5]可知,在乳液型清蜡剂中,当油相和水相组成不变时,清蜡效果与油相体积分数呈线性增长关系,因而结合成本考虑将油水比定为6∶4。

2.4 表面活性剂的筛选

利用不同表面活性剂配制O/W型乳液,根据乳液的性能优选表面活性剂。试验方法为:按油水比6∶4配制乳液,先将配制好的乳液放在25℃恒温条件下,记录其稳定时间并根据记录的时间判定其稳定性,然后在45℃恒温条件下,记录其破乳的时间并根据记录的时间判断其破乳效果。若乳液的稳定性和破乳效果都较好,再将涂有黑蜡的挂片放入该乳液中,在45℃恒温条件下反应一定时间,再测定挂片失重并算出其清蜡速率。试验结果如表3所示。

表3 表面活性剂的筛选

从表3可以看出,对于添加单一表面活性剂的乳液清蜡剂而言,在稳定性和破乳性都较好的情况下,其清蜡速率不高,因而应进行表面活性剂的复配试验。

2.5 表面活性剂的复配

选择不同活性剂进行不同加量比例对乳化和清蜡效果的影响试验,结果见表4所示。

表4 表面活性剂的复配

从表4可以看出,在4种复配的表面活性剂中,HXJ-1+HXJ-3比其他3个配方的效果要好,其既能提高乳液清蜡剂的稳定性和破乳效果,同时又对清蜡具有促进作用,故选择1.0%HXJ-1+0.5%HXJ-3作为新型清蜡剂的复合乳化剂。

2.6 助表面活性剂的筛选

助表面活性剂的加入可以提高乳液清蜡剂对蜡的渗透性,使乳液中表面活性剂和有机溶剂更好地与蜡接触并使之溶解。为了进一步提高乳液型清蜡剂的清蜡效果,选择不同助表面活性剂进行不同加量比例对清蜡效果的影响试验[5],试验结果如表5所示。

表5 助表面活性剂的筛选

从表5可以看出,在乳液清蜡剂中加入适量的助表面活性剂后,乳液的清蜡速率有了明显的提高,其中正戊醇的效果最好。因此,选择体积分数1.0%的正戊醇作为乳液清蜡剂的添加剂。

2.7 HS-1与CX系列清蜡剂的对比

油田上广泛使用的清蜡剂是油基清蜡剂,为了全面评价乳液型清蜡剂的性能,将配方为36%B+24%煤油+40%水+1.00%HXJ-1+0.50%HXJ-3+1.00%正戊醇的乳液型清蜡剂HS-1与CX系列油基清蜡剂进行对比,试验结果如表6所示。

表6 HS-1与CX系列清蜡剂的对比

从表6可以看出,HS-1比CX-3的清蜡效果具有更好,虽然其清蜡效果比CX-1和CX-2略差,但就成本考虑,HS-1比CX系列清蜡剂有明显的价格优势,因而显示出良好的应用前景。

3 结 论

1)单一有机溶剂中环己烷、有机溶剂B的清蜡效果相对较好,不同有机溶剂之间存在一定的配伍性;复配表面活性剂的清蜡效果比单一表面活性剂的清蜡效果有所提升;加入适量的助表面活性剂后,乳液型清蜡剂的清蜡效果有较为明显的提高。

2)新型乳液型清蜡剂 HS-1的配方是:36%有机溶剂B+24%煤油+40%水+1.00%HXJ-1+0.50%HXJ-3+1.00%正戊醇。该清蜡剂具有在地面条件下稳定、在油井结蜡段温度下能够立即破乳的特点,同时具有较好的清蜡效果。

3)与CX系列清蜡剂相比,HS-1清蜡剂成本较低,其安全系数高 (属水包油型)便于运输,因而显示出较好的应用前景。

[1]李克华.油井清蜡剂的类型及发展[J].钻采工艺,1991,14(3):65-67.

[2]方永奎,邱安娥,邵柏棠.高效乳液型清蜡剂的研制与性能评价[J].重庆科技学院学报 (自然科学版),2010,12(3):73-75.

[3]廖久明,王秀艳,王国宇.新型乳液型清防蜡剂的研究[J].日用化学工业,1998(6):14-18.

[4]陈馥,曲金明,刘福梅.乳液型清防蜡剂QFJ-1的研制[J].应用化学,2005,22(12):1375-1377.

[5]崔正刚.乳液清蜡剂溶蜡效率的研究[J].油田化学,1994,11(2):108-112.