文昌油田海底输油管线清蜡技术研究＊

李强 吴娟 梅平 郑延成

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司；2.长江大学化学与环境工程学院）

文昌油田海底输油管线清蜡技术研究＊

李强1吴娟2梅平2郑延成2

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司；2.长江大学化学与环境工程学院）

对文昌油田海底管线的固体蜡样组成进行分析，通过筛选得到一种停产油基型清蜡剂体系及配方：98%主清蜡剂（环己烷、二甲苯体积比为1∶1）加2%表面活性剂（十二胺、JFC、SPAN60质量比为2∶3∶1），并对清蜡剂体系的清蜡效果进行了评价。实验结果表明，油基型清蜡剂体系的清蜡效率可达80%。最后根据实验结果，对停产清蜡机理进行初步探讨。

油基型清蜡剂；清蜡率；清蜡机理

0 引 言

清除设备和管道内的有机拥堵物，对于保证输送设备的正常运行和油田的正常安全生产有重要意义。南海西部文昌油田8-3平台至14-3平台海底输油管线经过一段时间的运行，输油量呈现不断下降趋势，调查发现管线中存在严重的结蜡现象。本文针对文昌油田海管有机物堵塞问题开展停产清蜡解堵技术研究，为彻底清除管线内部的凝油、结蜡，达到减小输油回压、减小磨阻的目的提供科学依据。

1 样品物性分析

对从现场取回的文昌油田海底输油管线的固体蜡样及A5和A2油井产出原油进行组成分析。具体步骤参照SY／T 7550—2012《原油中蜡、胶质、沥青质含量测定法》，实验结果见表1。

表1 固体蜡样和原油组成%

由表1可看出，文昌油田固体蜡样无机盐成分占11.34%；A5井原油的沥青质含量明显高于A2井原油，其余成分A5井原油略低于A2井原油。

2 实验试剂与仪器

有机溶剂：苯、甲苯、二甲苯、环己烷、正庚烷，均为分析纯；柴油、汽煤油，均为工业纯。

表面活性剂：JFC、OP-10、AEO9、拉开粉、TW60、TW80、SPAN40、SPAN60、SPAN80、ABS、SDS、OS-15，均为工业级。

助剂：十二胺（分析纯）。

蜡样：文昌油田输油管线中采集的黑蜡样。

仪器：岛津气相色谱仪GC-2010、万用电炉、DK-98-l型电热恒温水浴锅、AL204型分析天平、恒温水浴振荡器。

3 停产清蜡剂体系研究

3.1 油基型清蜡剂的配方设计

油基型清蜡剂由有机溶剂、润湿剂、分散剂以及助剂组成［1］。有机溶剂对蜡有很强的溶解性能；润湿剂能使结蜡表面润湿反转，降低蜡在管道表面的黏附力，有利于蜡的剥离；分散剂的存在提高了有机溶剂在原油中的分散性、渗透性、冼净作用等性能，并且能使蜡块很好的分散在有机溶剂中；助剂能够有效提高表面活性剂和有机溶剂的互溶性。

3.2 有机溶剂的筛选

有机溶剂的加入有助于增加原油中的溶剂量，使蜡晶在原油中可以继续维持非饱和状态。取20 m L溶剂放入试管中，在50℃的恒温水浴中，恒温15 min；将蜡样溶解，制成0.5±0.1 g蜡球，记录蜡球质量，将蜡球放入溶剂中，溶蜡时间为2 h，测定其溶蜡率，筛选出溶蜡效果较好的三种有机溶剂，即甲苯、二甲苯、环己烷。将三者进行两两复配，进行溶蜡实验，当环己烷与二甲苯的体积比为1∶1时清蜡效果最好，溶蜡性能实验结果见表2。

表2 复配后的有机溶剂的溶蜡性能

3.3 润湿剂的筛选

润湿剂进入输油管后在油管内表面产生一层极性水膜，防止蜡晶在管壁附着［2］。用移液管准确吸取浓度1%的几种润湿剂10 m L，倒入试管中，将蜡样用烧杯溶解，将表面光洁的挂片伸入蜡样中约1 cm深，瞬间取出。待蜡样干后称重，约为0.2 g。将挂片用铁丝挂好，放入试管中，封口。把试管放入恒温水浴锅（50℃）中一段时间，取出、观察，JFC的润湿效果显著。有脱蜡现象的挂片润湿情况见表3。

表3 浓度1%的不同润湿剂的润湿清蜡性能

3.4 分散剂的筛选

分散剂可以将未完全溶解的蜡、胶质和沥青质分散于油流中［3］；用移液管吸取待测表面活性剂样品10 m L放入试管中，再放入0.2 g蜡样，密封。将试管放入（85±1）℃的水浴锅中，待蜡样完全溶解后，取出试管置于凉水中振荡约3 min，分散性能最好的表面活性剂为SPAN60。蜡样分散情况见表4。

表4 浓度1%的不同表面活性剂的分散性能

3.5 助剂复配体系的筛选

选取十二胺为助溶剂，润湿剂为JFC，分散剂为SPAN60，进行正交实验确定复配体系中三者的质量比，得到表面活性剂复配体系的最佳配方为十二胺∶JFC∶SPAN60＝2∶3∶1。

3.6 油基型清蜡剂体系的确定

通过上述筛选实验，最终确定停产油基型清蜡剂体系的配方及组成为：98%主清蜡剂（环己烷、二甲苯体积比为1∶1）＋2%表面活性剂（十二胺、JFC、SPAN60质量比为2∶3∶1）。

4 不同因素对清蜡剂体系性能的影响

4.1 蜡块质量对清蜡率的影响

在20 m L上述清蜡剂溶液中加入一定量蜡样（干燥恒重），在20℃恒温振荡器振荡8 h，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图1。

图1 蜡块质量对清蜡率的影响

由图1可知，清蜡率随所加蜡块质量的增加而降低，说明一定量清蜡剂的清蜡能力是一定的。20 m L清蜡剂溶液中加0.5 g蜡样，清蜡率最高达81.4%。

4.2 清蜡剂用量对清蜡率的影响

在不同体积清蜡剂中加入0.5 g蜡样（干燥恒重），在20℃恒温振荡器振荡8 h，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图2。

图2 清蜡剂用量对清蜡率的影响

由图2可知，清蜡率随清蜡剂体积的增加而增加。40 m L清蜡剂溶液中加0.5 g蜡样，清蜡率最高达到94.2%。

4.3 温度对清蜡率的影响

在20 m L清蜡剂体系中加入0.5 g蜡样，在不同温度下，恒温振荡器振荡8 h，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图3。

图3 清蜡温度对清蜡率的影响

由图3可知，在20～70℃，随着温度升高，清蜡率增加。

4.4 清蜡时间对清蜡率的影响

在20 m L清蜡剂体系中加入0.5 g蜡样，在20℃下，恒温振荡器振荡不同时间，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图4。

由图4可知，8 h以内，随着清蜡时间的增加，清蜡率不断增加，8 h后清蜡率变化不大。

图4 清蜡时间对清蜡率的影响

5 停产清蜡机理初探

根据实验结果探索停产清蜡机理。油基型清蜡剂进入输油管内同原油混合，其中的有机溶剂将沉积的蜡、胶质溶解，同时，有机溶剂的加入有助于增加原油中的溶剂量，使蜡晶在原油中维持非饱和状态［4］；分散剂可以将未完全溶解的蜡、胶质和沥青质分散于油流中；润湿剂进入输油管后在油管内表面产生一层极性水膜，防止蜡晶在管壁附着，具有较好的防蜡作用［5］。

6 结 论

◆对南海西部文昌油田现场蜡样分析结果表明：无机盐成分占11.34%，有机成分占88.66%。

◆通过筛选实验最终确定停产油基型清蜡剂体系配方及组成为：98%主清蜡剂（环己烷、二甲苯体积比为1∶1）＋2%表面活性剂（十二胺、JFC、SPAN60质量比为2∶3∶1），清蜡率达80%。

◆油基型清蜡剂体系的清蜡性能评价结果表明：清蜡率随所加蜡块质量的增加而降低；随清蜡剂体积的增加而增加；随温度升高而增加；8 h内随着时间的延长，清蜡率增加。

◆油基型清蜡剂的清蜡机理为：通过具有强溶解性能的有机溶剂增加原油中的溶剂量、分散剂提高分散性、润湿剂防止蜡晶在管壁附着，达到清蜡的效果。

［1］ 曹怀山,杨丙飞,姜红,等.油溶性清防蜡剂CL-92[J].油田化学,2001,18(4):297-298.

［2］ 张贵才,葛际江,孙铭勤.表面活性剂用作水基防蜡剂的研究[J].钻采工艺,2006,29(1):91-92.

［3］ 赵杰.分散剂解决结蜡问题[J].国外油田工程,2001,17 (8):20-21.

［4］ 卿鹏程,宁奎,阎长生,等.强有机溶剂型清防蜡剂SG-3 [J].油田化学,1999,16(3):204-205.

［5］ 李明忠,赵国景,张贵才,等.油基清蜡剂性能研究[J].石油大学学报(自然科学版),2004,28(2):61-63.

1005-3158（2014）02-0004-03

2014-01-08）

（编辑 石津铭）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.02.002

中海石油科技重大专项资助项目（2011zx05024-004）。

李强，2006年毕业于西南石油大学油气田应用化学专业，硕士，现在中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司湛江油田化学公司从事海上油气田应用化学研究及应用工作。通信地址：广东省湛江市合作路11号信箱，524057