含蜡原油加剂降凝降粘实验研究

吴　犟

（中石油西部钻探固井压裂工程公司，新疆　克拉玛依　834000）

含蜡原油加剂降凝降粘实验研究

吴犟

（中石油西部钻探固井压裂工程公司，新疆克拉玛依834000）

摘要：含蜡原油低温流动性差，其输送能耗高。特别是在气温较低的季节，含蜡原油常规输送的生产技术问题更为突出。针对含蜡原油特性与输送现状，在认识其流变规律的基础上，系统地研究含蜡原油对常用流动改进剂的感受性，进而采用复配技术筛选评价。

关键词：降凝剂；降粘剂；作用机理；实验研究

我国绝大多数原油属于高凝原油和稠油，据统计，含蜡量高于10%的原油产量约占全国原油总产量的90%，胶质沥青质含量较高的稠油产量约占原油总产量的7%。目前，我国对高凝原油及稠油的开采和集输主要采用传统的热力方法，这种方法消耗大量的能量。因此，系统地研究含蜡原油对常用流动改进剂的感受性，进而采用复配技术筛选评价具有十分重要的意义。

1　加剂降凝降粘的作用机理

1.1降凝的作用机理

关于降凝剂的作用机理至今尚无定论，一般认为，“降凝剂改变了原油中蜡晶的形态和习性，从而改善了原油的低温流动性能。”比较公认的理论有共晶理论与吸附理论。共晶理论认为：降凝剂分子有与石蜡分子相同的和不同的结构部分，与石蜡系统相同的部分为烃链（非极性基团），可与石蜡共晶；而与石蜡不同的部分（极性基团），则阻碍蜡晶进一步长大。吸附理论认为：降凝剂将原油中的蜡晶中心吸附在其周围，阻止进一步析出蜡晶结合，使其不与轻组分一起形成三维网状凝胶结构，从而降低了原油的凝固点，而达到了改善流动性的目的。

1.2降粘的作用机理

关于降粘机理，有学者提出了高分子表面活性剂的高分散作用；还有学者从胶体流变学出发，提出利用氢键的形成以及常温下化学反应改变胶质的形态，使蜡晶、胶质聚集，形成轻馏分油包蜡晶、胶质，以改变原油均相分布为非均相胶体，降低连续相粘度，利于原油流动性改善的构想。张付生、王彪根据红外光谱和X 衍射原理提出降粘剂分子借助强的形成氢键能力和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间，部分折散平面重叠堆砌而成的聚集体，使引起原油高粘度的由胶质、沥青质以氢键结合形成的平面重叠堆砌聚集体的结构变得松散、有序程度降低，从而起到降粘作用。

2　含蜡原油加剂的实验研究

2.1验仪器及样品

2.1.1实验仪器

所用实验仪器为HAAKERS600旋转流变仪，恒温水浴，试管，盛油用的玻璃瓶，搅拌器。

2.1.2样品配制

（1）取得某采油一厂原油样品。

（2）取得已知密度的降凝降粘剂样品。

（3）配制加剂10PPM、20PPM、60PPM和80PPM的原油样品。

2.2试验方案

将不加剂原油和加入不同剂量的降凝降粘剂原油加热至原油中蜡晶全部溶解，再按一定方式降温，使降凝降粘剂在原油降温析蜡过程中发挥作用。在不同温度下分别取样，测定改性原油的凝点、表观粘度、剪切速率、剪切应力，绘制流变曲线及粘温曲线从而得出反常点及析蜡点，并根据实验数据绘制表格得出流态方程。从而得出加入多少剂量的降凝剂的降凝效果最好。

3　实验数据处理

3.1不加剂原油

采用Haake RS-600流变仪测量一厂原油流变性，当油温从60℃降至40℃时，原油始终处于牛顿流体状态，其粘温特性如表1。

表1　原油不加剂流变性实验结果

实验结果表明：一厂原油的析蜡点为45℃，反常点为40℃，60℃～45℃之间。

3.2原油加剂10PPM

将一厂原油油样加入降凝剂，加剂量为10PPM，采用RS-600流变仪测量一厂原油流变性，当油温从60℃降至33℃时，原油始终处于牛顿流体状态，处于牛顿流体的温度范围至少降低了7℃，且低温时的动力粘度明显降低，其粘温特性如下表2所示。

表2　原油加剂10PPM流变性实验结果

实验结果表明，一厂原油加剂10PPM后，反常点为33℃，降低了至少7℃，析蜡点为40℃，降低了5℃，低温（40℃）时的动力粘度降低了25%。

3.3原油加剂20PPM

将一厂原油油样加入降凝剂，加剂量为20PPM，采用RS600流变仪测量其流变性，实验结果表明：当油温由70℃降至30℃时，原油始终处于牛顿流体状态，反常点为30℃，，析蜡点为38℃，与不加剂比较，反常点降低了10℃，析蜡点降低了7℃，低温（40℃）粘度降低了33%，其粘温特性如表3所示。

表3　原油加剂20PPM流变性实验结果

4　结论

对不同的降凝剂和不同的原油，目前还没有一个可参考的最佳加剂量的标准，都需要通过实验测定分析决定。在本实验研究中，由表6可以看出，当加剂20PPM时，原油的凝点降低得最多，为11℃。因此对降凝作用，最佳加剂量为20PPM。

表7　粘度比较

3.4原油加剂60PPM

将一厂原油油样加入降凝剂，加剂量为60PPM，采用RS600流变仪测量一厂原油流变性，实验结果表明：当油温从60℃降至33℃时，原油始终处于牛顿流体状态，反常点为33℃，与不加剂比较，降低了7℃，析蜡点为40℃，降低了5℃，且低温时的动力粘度明显降低，与40℃时的动力粘度相比较，降低了20%，其粘温特性如表4所示。

表4　原油加剂60PPM流变性实验结果

3.5原油加剂80PPM

将一厂原油油样加入降凝剂，加剂量为80PPM，采用RS600流变仪测量其流变性，实验结果表明：当油温由70℃降至33℃时，原油始终处于牛顿流体状态，反常点为33℃，，析蜡点为38℃，与不加剂比较，反常点降低了7℃，析蜡点降低了7℃，低温时的粘度降低，与40℃时不加剂原油相比下降了20%，其粘温特性如表5所示。

表5　原油加剂80PPM流变性实验结果

3.6不同情况下的凝点

不同情况下的凝点值见表6

表6　凝点比较

由表7可以看出，加剂原油在低温时，粘度降低比较明显，随着温度的升高，粘度降低的幅度越来越小；当温度达到一定值时，粘度几乎不再降低。

这是由于在低温时，原油中的胶质、沥青质容易析出，使原油的粘度增大；根据张付生、王彪根据红外光谱和X 衍射原理，加入的降凝降粘剂分子借助强的形成氢键能力和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，使引起原油高粘度的由胶质、沥青质以氢键结合形成的平面重叠堆砌聚集体的结构变得松散、有序程度降低，从而起到降粘作用。因此低温时的降粘效果比较明显。

而当温度较高时，胶质、沥青质溶解在原油中，以液体的形式存在，对原油粘度的影响不大，所以，再加入降凝降粘剂，效果并不明显，甚至粘度没有什么变化。

在同一温度下，加不同剂量的降凝降粘剂，粘度降低幅度也不一样。如表2，粘度降低随加剂量的变化趋势一样，变化幅度不大，且在加剂量为60PPM时，粘度降最大。

实验说明，降粘作用与加剂量有关，且不是加剂量越大越好，也存在着一个最佳加剂量。

这是由于当加少量降粘剂时，所有的降凝降粘剂分子借助强的形成氢键能力和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，使引起原油高粘度的由胶质、沥青质以氢键结合形成的平面重叠堆砌聚集体的结构变得松散、有序程度降低，起到降粘作用。

当达到一定量时，降凝降粘剂分子刚好充满胶质和沥青质片状分子间隙，这也就是最佳加剂量。

再继续加降凝降粘，降凝降粘分子就分散在原油中，由于降凝降粘都是高分子就结构，所以此时，不但起不到降粘作用，反而会使粘度增加，但影响不是太大。

在本实验中，对降粘作用，最佳加剂量为60PPM。

表8分别列出了各原油样品的析蜡点和反常点，可以看出加剂原油的析蜡点和反常点比不加剂原油都有所降低；而在加不同剂量的降凝降粘剂时，析蜡点和反常点的变化不大。

表8　析蜡点和反常点比较

综上所述，综合考虑降凝降粘，最佳加剂量为20PPM。

参考文献：

[1]李娜.油添加降凝剂输送研究[D].西南石油学院，2004.

[2]张付生，王彪.复合型原油降凝降粘剂EMS的研制[J].油田化学，1995（02）：117-120.

[3]EL - Camel M ，Ghuiba F M.EL - Batanoney M H ，Gobiel S.Synthesis and Evaluation of Acrylate Polymers for Improving Flow Properties of Waxy crude Oils.Jour2nal of Applied Polymer Science ，1994（01）：9～19.

[4]梁发书，李建波等.稠油降黏剂的室内研究[J].石油与天然气化工，2001（20）：87～89.

[5]王彪，张怀斌等.一种新型原油降凝剂的研究[J].石油学报，1998（02）：97～102.

[6]宋昭峥，孙杰，李传宪，葛际江，张国忠.降凝剂对高蜡原油流变性的改性效果分析[J].石油大学学报（自然科学版），2002（01）：52～55.