原油防蜡剂FLJ－1的合成及性能评价

李建波，税 敏，蒋崎屿，钟小芳，李 颖

(1.西南石油大学化学化工学院，成都 610500;2.川庆钻探工程有限公司，成都 610000)

我国大部分原油蜡含量高(＞20%，甚至高达40%)，原油中蜡在地层条件下通常以液体形式存在，在开采和运输过程中，随着温度和压力下降，原油溶蜡能力降低，蜡结晶析出在井壁周围、生产套管和运输管线内，对储层形成伤害［1］，对原油的集输和长距离输送也带来很大的难度。近年来，用原油防蜡剂改善含蜡原油流变性的化学改性技术已经越来越受重视［2－3］。本研究合成了聚合物型原油防蜡剂FLJ－1，并对其防蜡性能进行了评价。

1 实验

1.1 试剂及仪器

丙烯酸甲酯、马来酸酐、苯乙烯、十八醇、偶氮二异丁腈(AIBN)、对甲苯磺酸(PTSA)、甲苯、无水乙醇，成都科龙化工试剂厂，均为分析纯;原油，由青海油田提供。

ZDWH型调温电热套，北京中兴伟业仪器有限公司;NDJ－79型黏度计，上海昌吉地质仪器有限公司;HH－601超级恒温水浴，金南仪器制造有限公司;WQF－520红外光谱仪，KBr压片。

1.2 原油防蜡剂FLJ－1的合成

1.2.1 聚合物中间体

在带有冷凝回流和电动搅拌装置的三口烧瓶中，分别加入一定量的马来酸酐、丙烯酸甲酯、苯乙烯和甲苯溶剂，再加入偶氮二异丁腈引发剂，在60℃下反应5 h，制得共聚物中间体。

1.2.2 原油防蜡剂FLJ－1

在共聚物中间体中加入十八醇，再加入对甲苯磺酸引发剂，反应温度为140℃，5 h后停止反应，制得橙红色的原油防蜡剂FLJ－1粗产物，再用无水乙醇反复洗涤，80～90℃下烘干，粉碎，即得橙红色粉末状共聚物原油防蜡剂FLJ－1。

1.3 原油析蜡点的测定

将原油预处理后，采用HH－601超级恒温水浴和NDJ－79型黏度计，按照石油天然气行业标准SY/T 0522—2008《原油析蜡点测定 旋转黏度计法》进行测定［4］。

1.4 结蜡量和防蜡率的测定

利用冷指法原理，按照我国石油天然气行业标准SY/T 6300—2009《采油用清、防蜡剂技术条件》，在自制实验装置中，测定结蜡量和防蜡率［5］。此自制实验装置中，主要包括结蜡管、数显恒温磁力搅拌器、低温恒温槽、转子、水槽、烧杯、温度计。原油预处理后，将其放入水槽中，通过恒温磁力搅拌器控制原油温度，恒温一定时间，将结蜡管浸入原油中，在结蜡管中通过低温恒温槽通入循环水，控制循环水温度，使石蜡在结蜡管上沉积，测定结蜡量和防蜡率。在实验中，通过转子模拟管道中原油的剪切作用，使实验结果具有参考性。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱分析

合成产物提纯后，进行红外光谱分析，结果见图1。1733.69 cm－1处是C==O的特征吸收峰，在 1164.79，1060.66 cm－1处出现 C—O 的伸缩振动峰，而在3000～3100 cm－1间没有sp2 C—H的特征峰，证明反应物间发生有效地聚合反应。

图1 FLJ－1的红外光谱图

2.2 防蜡剂FLJ－1浓度对原油析蜡点的影响

根据原油防蜡的吸附－共晶理论，加入防蜡剂时的温度必须高于蜡在其中全部融化的温度，防蜡剂随原油冷却与石蜡共晶或吸附而起防蜡作用;同时，为了消除原油的“记忆”效应，保证实验油样流变测定参数的重复性和可比性，先将原油进行预处理，将原油置于恒温浴中密闭加热至80℃，恒温1 h后取出，降至室温，在暗处放置48 h。取5杯预处理后的原油，分别加入原油防蜡剂FLJ－1，考察防蜡剂FLJ－1浓度对原油析蜡点的影响，结果见图2。

图2 防蜡剂FLJ－1浓度对原油析蜡点的影响

从图2看出，防蜡剂FLJ－1能有效地降低原油的析蜡点，浓度为600 mg/L时，使原油的析蜡点降低14℃。

2.3 不同循环水温下防蜡剂浓度FLJ－1对防蜡率的影响

在烧杯中加入500 mL预处理后的原油，预热至55℃，依次加入不同加量的防蜡剂FLJ－1，搅拌10 min，以1.0℃/min的速率降温至27℃，为了减小误差，在不同循环水温下进行防蜡剂的防蜡效果比较，每组测定时间为30 min。结蜡量计算公式如下:

式中，ma为蜡沉积量，g;mt为蜡沉积量与结蜡管的总质量，g;me为结蜡管的质量，g。

防蜡率f计算公式如下:

式中 ，m0为空白试液的蜡沉积量，g;mf为加防蜡剂试液的蜡沉积量，g。

在不同循环水温下，考察防蜡剂FLJ－1浓度分别对结蜡量和防蜡率的影响，结果见图3和图4。

图3 不同循环水温下，FLJ－1浓度对结蜡量的影响

图4 不同循环水温下，FLJ－1浓度对防蜡率的影响

从图3和图4看出，在不同循环水温下，防蜡剂FLJ－1加量为600 mg/L时，防蜡率最高，与防蜡剂FLJ－1对析蜡点影响的结论一致。循环水温为5℃时，防蜡率达最高，为66.6%。此时，防蜡剂FLJ－1分子与原油中大部分蜡共晶或吸附于蜡晶表面，形成相对稳定的晶体结构。

3 结论

(1)由红外分析可知，以甲苯作为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，马来酸酐、丙烯酸甲酯和苯乙烯发生了有效的聚合，再与十八醇充分酯化，合成得到原油防蜡剂FLJ－1，与目标设计分子结构一致。

(2)防蜡剂FLJ－1能与原油中的石蜡分子相互作用，有效降低析蜡点和结蜡量，达到一定防蜡效果。在其浓度为600 mg/L时，使析蜡点降低14℃。在循环水温5℃下，防蜡剂FLJ－1浓度为600 mg/L时，防蜡率最高，为66.6%，但防蜡剂FLJ－1浓度与防蜡率不是线性的。

［1］刘忠运，陆晓峰，汤超，等.油田清防蜡剂的研究进展及发展趋势［J］.当代化工，2009，38(5):479 －483.

［2］王玮，左建东，汪红.前南高蜡原油降凝剂的研究［J］.钻采工艺，2008，31(增刊1):85 －87.

［3］李传宪，张春光，孙德军.降凝剂结构性质对原油化学改性的影响及流变学改进机理［J］.化学通报，2002，65(11):762－766.

［4］Kulkarni M M，Lyer K.Effects of pour－ point depressants on Indian crude oils［J］.SPE 95976 － MS，2005.

［5］Uba E，Ikeji K，Onyekonwu M.Measurement of wax appearance temperature of an offshore live crude oil using laboratory light transmission method［J］.SPE 88963 － MS，2004.