流动改性剂的研究与室内评价

闫方平，袁家龙，孙 冰，李波海

(1.承德石油高等专科学校 a.石油工程系;b.化学工程系，河北 承德 067000；2.中石油渤海钻探工程有限公司 井下技术服务分公司，天津 大港 300200)

流动改性剂的研究与室内评价

闫方平1a，袁家龙2，孙 冰1a，李波海1b

(1.承德石油高等专科学校 a.石油工程系;b.化学工程系，河北 承德 067000；2.中石油渤海钻探工程有限公司 井下技术服务分公司，天津 大港 300200)

根据冀东油田柳北转油站原油特点，针对现场原油黏度较大的问题，通过原油流动改性剂原料的单剂筛选及复配实验，确定主剂为十二烷基苯磺酸钠，与AES复配，并加入质量分数5%PVA作为分散剂，并确定最终配方为1%PVA+9.5%十二烷基苯磺酸钠+9.5% AES+80%水，合成新型流动改性剂，有效成分质量分数为20%，最适加药质量浓度为300 mg/L。

十二烷基苯磺酸钠；AES；复配

原油是各种烃类与非烃类的混合物，基本上由蜡、胶质和沥青组成。胶质和沥青的存在导致原油黏度较大，流动性差并易于吸附在管壁；而大量蜡质的存在，会进一步形成三维网状结晶，加剧阻碍原油在集输过程中的流动，往往会引起油井和输送管道的堵塞[1,2]。原油流动改性剂主要从降凝、降黏两方面来改善原油性质，进而改善流动性能[3,4]。化学降凝剂是由长链烷基基团和极性基团两部分组成的高分子，可依靠自身的分子特点，改变多蜡原油冷却过程中析出的蜡晶形态，抑制蜡晶在原油中形成三维网状结构，从而改善原油的低温流动性。乳化降黏主要是通过改变原油乳状液类型，使其由W/O型转变为O/W型，从而改善其低温流动性。冀东油田柳北转油站原油凝点为28 ℃，现场外输温度约为45 ℃，混合液中油水比例变化较大，含油质量分数大致在20%～40%。

1 流动改性剂配方确定

1.1 单剂筛选

取未经处理的柳北转油站来液，采用物理方法进行油水分离，配制综合含油质量分数20%～40%的乳状液，室内筛选实验温度定于37 ℃恒温水浴中进行。将空白样及加入一定质量浓度的乳化剂(100 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、700 mg/L、1 000 mg/L)的样品，在水浴中放置30 min，并用玻璃棒搅拌，观察现象，每个试样观察时间约为15 min。

实验结果表明，各个单剂在不同含水区间所表现出的乳化效果有所不同，即具有较强的选择性。由于柳北来液含水波动大，因此选择对于三个区间效果均比较明显的单剂：十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、OP-10、OP-35和JFC(综合效果依次减弱)，其中无乳化水的单剂为十二烷基苯磺酸钠、OP-35。

1.2 复配改进实验

本实验确定以适用性较强的十二烷基苯磺酸钠为主剂，初步固定质量比4 ∶1进行两两复配，以期在较低的质量浓度下达到药剂使用效果，实验结果如表1、表2、表3所示。

表1 两种药剂复配试验(含油质量分数20%)

表2 两种药剂复配试验(含油质量分数30%)

表3 两种药剂复配试验(含油质量分数40%)

从上表中可以看出，在单一变量实验中，主剂与AES复配乳化效果较为稳定，乳化水量也相对较少。

1.3 分散剂的引入

加入适当的分散剂能够减少完成分散过程所需要的时间和能量，缩短分散时间，有效防止絮凝和沉降。根据乳化剂类型，本实验选用聚乙烯醇(PVA)作为分散剂，质量分数为2%～10% 。

配制综合含油质量分数20%的乳状液，分别加入质量分数2%～10%PVA的OP型复配药剂200 mg/L，匀速搅拌1 min，观察乳化情况、玻璃棒及杯壁粘黏情况、油水界面、分散程度及液滴大小，每个试样观察时间约为15 min。并对加药处理后的乳状液进行黏度测定，确定PVA用量，实验结果如表4所示。

从表4中可以看出，PVA质量分数低于6%时，黏度降幅呈递增状态；质量分数大于6%又逐渐下降。结合实验乳化效果，综合考虑经济效益，确定PVA质量分数为5%。

表4 分散剂用量对比

2 药剂合成

2.1 合成方法

准确称取适量水配制PVA水溶液(为加速溶解，可用少量甘油代替水)，加热至90 ℃左右，边加热边搅拌，至PVA完全溶解。缓慢加入对应量的十二烷基苯磺酸钠，停止加热，搅拌30 min。加热至80～90 ℃，缓慢加入处于熔化状态的AES，加热搅拌30 min。停止加热，搅拌至冷却后封存，观察溶液稳定性。

合成药剂密封保存一个月后得出结论：当有效成分质量分数为20%时，溶液(冷却至室温时为固体)较稳定，有少量物质析出，能够摇匀溶解，为均一体系，无分层。最终确定配方为1%PVA+9.5%十二烷基苯磺酸钠+9.5% AES+80%水。

2.2 加药质量浓度的确定

为观察流动改性剂对破乳作用的影响，取现场来液，模拟现场工艺流程，采用瓶试法进行与破乳剂配伍室内实验。在现场三相处理温度和加药浓度下(50 ℃，30 mg/L)做破乳实验，实验现象见表5。

表5 脱水情况表

从表5中可以看出，流动改性剂对原油破乳工艺影响较小，特别是当加药质量浓度为300 mg/L时，表现为与破乳剂的协同作用。因此，确定最适加药质量浓度为300 mg/L。

3 结论

1)根据冀东油田柳北转油站原油特点，通过实验，确定原油流动改性剂最终配方为1%PVA+9.5% 十二烷基苯磺酸钠+9.5% AES+80%水，合成新型流动改性剂，有效成分质量分数为20%，最适加药质量浓度为300 mg/L。在一定程度上解决了原油黏度大、流动困难的问题。

2)本文实验仅对某一特定原油效果较好，为了进一步验证流动改性剂的作用，应取其他区块原油进行进一步实验，并在此基础上进行配方改进，扩大使用范围。

[1] 张劲军.易凝高黏原油管输技术及其发展[J].中国工程科学，2002,4(6):71-75.

[2] 罗塘湖.含蜡原油流变特性及其管道输送[J].油气储运，1989,8(3):1-7.

[3] 李美容，向浩，娄来勇，等.高蜡原油流动性改进机理[J].石油化工高等学校学报，2006(4):19.

[4] 刘林林.原油降凝剂种类及应用[J].化工技术与开发，2006(2):35.

Study and Indoor Evaluation of Flow Modifier

YAN Fang-ping1a, YUAN Jia-long2, SUN Bing1a, LI Bo-hai1b

(1.a.Department of Petroleum Engineering； b.Department of Chemical Engineering, Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China; 2.Downhole Technical Service Branch, Bohai Petroleum Drilling Engineering Limited Company, Dagang 300200, Tianjin, China)

According to the characteristics of crude oil in Liubei oil transfer station of Jidong Oilfield, through single agent selection and compounding experiments on modified materials, we determine the main agent for compound MSDS and AES, and add 5%PVA as dispersant. Through the experiment, the final formula is 1%PVA+9.5% MSDS +9.5% AES+80% water, synthesis of new flow modifier; effective component content is 20%; the optimal dosing concentration is 300 mg/L.

MSDS; AES; compound

2016-05-31

闫方平(1981-)，男，山东沂水人，副教授，主要从事油田助剂的研究，邮箱yanfp@126.com。

TE866

A

1008-9446(2016)06-0031-04