原油流动性改进剂研究现状

梁青城 周漳睿 卢 丽 夏 彪 吴 俊

(1.中石油西南油气田分公司， 成都 610051； 2.中石油川庆钻探国际工程公司， 成都 610000；3.中石化华北石油局第三采油厂， 甘肃 庆阳 745300； 4.中石化华北石油局第四采油厂， 陕西 铜川 727200)

原油是一种含有石蜡、胶质和沥青质等多种组分的复杂烃类混合物，为改善含蜡原油的流动性，向原油中添加合成高分子化学剂，是实现原油低温输送、稠油降黏最简便和最有效的方法。调研了目前国内外学者对降凝剂、降黏剂和破乳剂的研究及使用现状，为现场流动性改进剂的使用提供了技术支持。

1 降凝剂、降黏剂和破乳剂的研究及使用现状

1.1 降凝剂

近年来，用原油降凝剂来改善含蜡原油流变性的化学改性技术已越来越受重视，目前公认的原油降凝剂有3种类型[1]：

(1)表面活性剂型：这类降凝剂是通过表面活性剂吸附的原理，阻断蜡结晶成网状结构，例如石油磺酸盐。降凝剂与蜡之间的作用近似于表面活性剂的增溶作用，多支链、空间结构对称的降凝剂会诱导石蜡生成球晶和蜡晶结构，减少比表面积，从而抑制晶间网状结构的形成。

(2)聚合物型：这类降凝剂可破坏蜡晶的晶型，阻碍蜡晶长大形成网状结构，最终与石蜡共同结晶。如：长链烷基萘、聚烯烃类(以聚α烯烃为主)、聚酯类。

(3)复配型共聚物：由于原油中蜡的含量以及胶质、沥青质的含量各不相同，不同的油品与其适应的原油降凝剂各不相同，选择多种主碳链不同的降凝剂或不同极性侧链的降凝剂进行复配，从而扩大主碳链数的范围，使降凝剂能适合于多种油品。如GY系列、BEM、F21系列、PAE和EP CE系列等。

1.2 降黏剂

在稠油降黏方面，应用最多的是乳化降黏法[2-3]，这一方法是将活性剂水溶液注到井下，在适当的温度和搅拌条件下，使稠油以微小的油珠分散在活性水中形成水包油型OW乳状液，油珠被活性水膜包围，其外相是水，使稠油分子间的摩擦变为水的摩擦，使黏度大幅度下降，从而使高黏度的稠油变为低黏度的水包油型乳化液采出。

Lindbergh(林德伯洛)油田原油黏度为20 000 mPa·s(20 ℃)，抽油杆的最大负荷为5 850 kg，最小负荷为0。采用乳化降黏技术后原油黏度大幅度下降，产量有很大提高。井下乳化技术应用后总的能耗比应用前有所减少，最大负荷有所减小，最小负荷有所增加。井下乳化技术不仅能减少机械负荷，还能增加设备的机械寿命。

亭廷顿油田原油黏度为30 000 mPa·s，油田每产出一桶原油向环空加入0.45 kg的乙氧基化苯酚非离子表面活性剂，在井下形成水包油型乳状液，井下温度为54.5 ℃时，黏度降为10 mPa·s。

可恩河油田原油黏度为42 000 mPa·s，试验时往油管套管环空加入0.2%的乙氧基壬基酚，形成低黏度的水包油乳状液，效果显著。泵冲次由8次min增加到12次min，总产油量比加活性剂前提高34%。

Bodo油田原油黏度在50 000 mPa·s以上，抽油杆下不去，泵效低，注表面活性剂(SRCK-1)水溶液后，提高了抽油杆的下降速度，冲次由不足1次min增加到5.7次min，产油量由注剂前的1.6 td增加到11 td。

辽河油田冷14井原油黏度为13 000 mPa·s，抽油杆下不去，产量为0，注活性水降黏后，日产油达26 td，最高达62 td。

对国内外一些油田乳化降黏技术应用效果进行分析，得到：

(1)确定合适的乳化剂及其加入量，在一定温度下，使其溶液在井下与地层流体充分混合就会形成低黏度的水包油型乳状液，这种乳状液可大幅度降低稠油黏度。

(2)乳化降黏技术的应用可以解决抽油机负荷大和抽油杆下不去的难题，避免机械事故，减少动力消耗，提高泵效及泵的冲程数，提高原油产量。

(3)稠油乳化降黏是一种稠油开采、降低井筒原油黏度和集输的有效技术。国内外实践证明，乳化降黏工艺设备简单，已建成以计量站、转油站为中心的掺活性水系统工程，所用乳化剂货源广，价格便宜。采用这一技术可大幅度降低原油开采成本。

1.3 破乳剂

在破乳剂脱水研究方面，20世纪70年代，国外开始探索研制新的破乳剂，其目标是：低温破乳可节省热能；快速破乳可提高设备处理效率，扩大破乳剂对原油的适用范围，克服破乳剂专业性过强这一弱点。其中超高分子量破乳剂，特别是环氧烷类自聚体效果较好，回顾破乳剂的发展过程，大致经历了3个发展阶段[4-6]：

(1)用油脂作原料，合成磺酸盐、硫酸盐等古典的表面活性剂。

(2)用石油化工合成原料，生产表面活性剂，尤其是由氧化烯烃制成的嵌段聚合物 — 聚二醇醚及其脂类。

(3)目前，由有机技术衍生出来的特殊表面活性剂及各种均聚物三代破乳剂。

我国研制和生产的破乳剂主要类型有：

(1)以胺类为起始剂的嵌段聚醚：所用的胺主要有多乙烯多胺、乙二胺等，是70 — 80年代我国油田用于原油脱水的主要破乳剂。属于这类破乳剂的产品有AE1910、AE9901、AE21、AE8051、AE0604、AP134、AP113、AP136、AP227、AP125、AP221、AP116等。

(2)以醇类为起始剂的嵌段聚醚：所用的醇有十八碳醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇等，是70 — 80年代我国油田原油脱水、炼厂脱盐的主要破乳剂。属于这类破乳剂的产品有SP169、BPE2070、BPE2040、BPE22064、BPE2420、BPE2045、BP169等，其中SP169是我国研发较早、应用时间较长、应用地区较广、复配性能较好的一个产品。

(3)烷基酚醛树脂嵌段聚醚：合成起始剂时常用的烷基酚为壬基酚或以C9为主的混合烷基酚。属于这类破乳剂的产品有酚醛3111、AF6231、AF3125、AF136、AR16、AR36、AR48等。

(4)酚胺醛树脂嵌段聚醚：即胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚，起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物。该类型破乳剂在上世纪70年代末研发成功，破乳效果好，适应性较广，是目前油田主要使用的类型。属于这类破乳剂的产品有TA1031、PFA8311、XW-1、DPA2031、XW-4、XW-9、XW-12、BC-26、BC-68等。

(5)含硅破乳剂：由以多乙烯多胺为起始剂的嵌段聚醚与聚烷基硅氧烷反应制得，研发工作始于1977年，其目的是寻求破乳性能好、适应性广、能低温破乳的破乳剂。属于这类破乳剂的产品有SAE、SAP116、SAP1187、SAP91、SAP2187等。

(6)超高分子量破乳剂：采用三乙基铝 — 乙酰丙酮 — 水三元催化体系，通过阴离子配位聚合得到的环氧烷类聚合物，分子量高达5×105～5×106，破乳效果极好。UH6535属于这一类型。

(7)聚磷酸酯：即聚氧烯烃醚与三氯磷酰、五氧化二磷的反应产物，如ZPC、ZPT、ZPM等。

(8)嵌段聚醚的改性产物：作为破乳剂的嵌段聚醚。

需指出的是，一般原油破乳剂的改性，都是在嵌段聚醚型破乳剂基础上进行的化学改性。蒋明康等人采用以丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为单体、过硫酸钾为引发剂，十二烷基硫酸钠为乳化剂，三乙醇胺与无水亚硫酸钠分别为链转移剂与终止剂，水为分散介质，采用乳液法合成水溶性四元共聚物破乳剂。这类产品不用环氧丙烷、环氧乙烷作原料，成本低、环境污染小、破乳效果显著，是原油破乳剂今后的发展方向。

(9)其他功能的破乳剂：包括协同破乳剂、预破乳剂、反向破乳剂(污水除油剂，侧链含季铵基团的聚醚)以及咪唑啉破乳剂等，用于解决与原油脱水有关的种种问题。属于这类破乳剂的产品有LGS-2、CW-01、RD-1、BH-1、M-501等。

(10)复配破乳剂：即两种或多种破乳剂的组合物，目前油田使用复配破乳剂较多。刘佐才等人将滨州化工厂生产的10种破乳剂进行双剂循环复配，有8种复配物对胜利滨南一矿稠油的脱水率超过90%。

近年来，新的破乳方法不断涌现，生物破乳剂异军突起。生物破乳技术(简称MDE)是通过加入微生物发酵培养液而使乳化液破乳脱水的方法。与传统破乳方法相比，生物破乳具有生产工艺简单、成本低、能耗小(不需要对原油二次加热)等优点。更重要的是，生物破乳剂易被降解，不污染环境，对加工设施无腐蚀作用。因此，它在原油脱水、含油污水的分离及污水处理等领域的开发和应用前景十分广阔。

2 结 论

(1)合理地使用降凝剂、降黏剂和破乳剂，能达到改善原油流动性的目的。

(2)一般使用复配原油改进剂比使用单一配方效果更好。

(3)乳化降黏技术多和蒸汽吞吐技术结合起来应用，已不再局限于井筒降黏和地面集输，而是逐渐向油层降黏、解堵等多层次技术转化。

[1] 刘林林,王宝辉,王丽，等.原油降凝剂种类及应用[J].化工技术与开发，2006，35(2):13-14.

[2] 刘忠运,李莉娜.稠油乳化降粘剂研究现状及其发展趋势[J].化工技术与开发，2009(12):23-26.

[3] 孙慧,张付生.稠油化学降粘研究进展[J].精细与专用化学品，2005(23):16-20.

[4] 吴结丰,郭海军,吕仁亮，等.原油破乳剂的研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2009，7(3):28-28.

[5] 董敏.乳化原油破乳剂综述[J].今日科苑，2009(6):68-68.

[6] 曲红杰,孙新民,毕红梅,等.原油破乳剂的研究应用及发展方向[J].内蒙古科技与经济，2007(6):97-98.

[7] 李平，郑晓宇，朱建民.原油乳状液的稳定与破乳机理研究进展[J].精细化工，2001(2):89-93.

[8] 于涛，史雷城，丁伟，等.芳基油酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱的合成及性能[J].应用化学，2012(11):1302-1305.