合水油田长6油藏水平井清防蜡剂研究

李继彪 ，魏江玲 ，代 莎 ，马文庆 ，潘瑞娟

1.中国石油长庆油田分公司第十二采油厂 （甘肃 庆阳 745400）

2.中国石油长庆油田分公司第一采油厂 （甘肃 庆阳 745400）

3.西安石油大学材料科学与工程学院 （陕西 西安 710065）

清防蜡剂分子种类、相对分子质量、构型、构象等均与清防蜡效果有着直接的关系，同时油样组分分布情况，也影响着清防蜡药剂作用效能的发挥[1-4]。目前合水油田所用清防蜡剂清蜡效果固然较好，但是通常使用的溶剂毒性大，易燃、易爆、易被原油稀释，而且相对密度小，对高含水油井的清防蜡适应性不强。而清防蜡剂的发展方向是制备高效、稳定、安全无毒、易储存的清防蜡剂[5-7]。为此，有必要开发一种环保、高效的清防蜡剂满足合水油田长6油藏水平井的开采需要。

研究人员从市售的常见工业产品和试剂中优选出对合水油区原油清防蜡效果较好的试剂，对清防蜡剂配方进行了筛选优化，筛选出与合水油区原油配伍的表面活性剂，确定了适合合水油区原油的清防蜡剂基础配方。

1 实验

通过对合水油田长6蜡样成分分析、碳数分布分析和扫描电子显微镜的结果分析，及不同井的蜡样进行对比发现，其组成中油质含量平均为19.68%、蜡含量为60.48%、胶质含量为15.58%、沥青质含量为1.18%。对同一口井在0~200 m、200~400 m、400~600 m、600 m以下不同深度下采集出来的蜡样分析对比发现，不同段采集出来的蜡样组分含量变化不大[8]。因此最终选择固平23-27、固平22-40、固平27-16三口井蜡样为清防蜡药剂配方筛选的样品，并联合其余油样对清防蜡剂进行评价。

1.1 仪器及试剂

主要仪器：85-2型数显恒温磁力搅拌器；501型超级恒温循环水浴；CP214型电子天平；SCKB 3000型闪点测定仪。

主要试剂：煤油、石油醚、二甲苯、甲苯、丙酮、正己烷、环己烷、正庚烷等溶剂油和苯系溶剂；助剂：丙三醇、正辛醇、异丙醇、异戊醇、乙酸丁酯、渗透剂JFC；表面活性剂：oπ-10、司盘 80。 除煤油、渗透剂JFC、司盘80为化学纯外，其他均为分析纯。

1.2 实验方法

采用浸泡法测量静态溶蜡速率。量取清防蜡剂20 mL，转入25 mL具塞试管中。将具塞试管放入45±1℃的恒温水浴槽中，恒温10 min。将蜡样融化倒入准备好的模具中，并在模具的上端悬挂细线，使液体蜡冷却成蜡块后，中间用细线贯穿。待蜡块冷却后，取下蜡块。制作成型的蜡块是圆柱体，其柱体高度为1 cm，圆柱体底面直径0.7 cm。为将该蜡块放入已恒温的25 mL具塞试管中，细线另一端绑在瓶盖上，盖紧盖子，在45℃水浴中恒温3 min后取出蜡块，晾干后称重，按以下公式计算清防蜡剂的溶蜡速率：

f=(m0-m1)/t （1）

式中：f为溶蜡速率，g/min；m0为初始蜡块的质量，g；m1为蜡块在处理剂中浸泡一定时间后剩余质量，g；t为浸泡时间，min。

采用动态管流实验测量动态溶蜡速率。取已知含蜡量的原油10 L，并将该井所取的蜡样融化，加入到事先准备好的原油中，使原油的含蜡量处于40%~50%之间。采用环形管流实验进行循环流动，待测试管中蜡样沉积在管壁的厚度达到3 mm时，停止循环。将原油从管道中放出，将测试管冷却至室温后，利用管道直径和长度计算出所结蜡样的质量m0（经多次实验验证，由于温度控制合理，蜡样均匀地沉积在管内壁表面）。准备5 L的清防蜡药剂用同样的方法在该测试管中进行管流循环实验，5 min后，停止实验，并将药剂从管道中放出，晾干后，计算管道中剩余蜡样的质量m1，同时也可以测量清蜡后管内壁剩余蜡样的厚度，利用公式（1）计算出动态溶蜡速率。相邻2次测定结果的偏差应≤1.0%。

利用“倒杯法”测定防蜡率，即在析蜡点温度下，原油中的蜡在杯璧上析出，通过测量加或不加清防蜡剂时的蜡析出量，来计算防蜡率。并通过闪点测定仪来测定清防蜡剂的闪点。

2 结果与讨论

2.1 清防蜡剂筛选

2.1.1 清防蜡剂单剂筛选

图1为清防蜡剂单剂溶蜡速率，从图中可知，在相同条件下，由于固平23-27、固平22-40和固平27-16这3种蜡样的组分含量相近，不同种类的清防蜡剂溶剂单剂对这3种蜡样的溶蜡速率有所不同，但基本规律相似。二甲苯、甲苯、环己烷和正庚烷溶剂的溶蜡速率最快，由此初步筛选出4种试剂为溶剂单剂。4种溶剂对固平23-27蜡样的溶蜡速率分别为 0.022 3 g/min、0.051 3 g/min、0.022 6 g/min和 0.0208 g/min(图 1）。

图1 清防蜡剂单剂溶蜡速率

2.1.2 清防蜡剂溶剂复配

将图1中筛选出的溶蜡速率较高的清防蜡剂单剂，采用均匀实验表U9(94)实验方案，设计不同溶剂的配比实验，考察不同溶剂间的协同效应，其溶蜡速率如图2所示。通过对比清防蜡溶剂单剂和复配的结果（图1和图2）可以看出，各溶剂间具有一定的协同配伍性，复配后溶蜡速率较单一溶剂相比均提高，以8#溶剂效果最好。此时，甲苯、二甲苯、环己烷、正庚烷的比例为 8：7：5：1，6# 溶剂清蜡效率次之（甲苯、二甲苯、环己烷、正庚烷的比例为 6：3：6：3），因此初步选取8#和6#2组清蜡剂溶剂与不同类型表面活性剂复配。2种复配溶剂对固平23-27蜡样的溶蜡速率分别为0.045 2 g/min、0.047 9 g/min。

图2 清蜡防剂复配溶剂溶蜡速率

2.1.3 表面活性剂筛选

按表面活性剂在清防蜡剂中的作用选取以下几类：互溶剂、破乳剂、降凝剂、渗透剂等。其中渗透剂是一种能使液体迅速而均匀地渗透到某种固体物质内部的表面活性剂，已广泛用于纺织、印染、化纤、造纸等行业[9]。

实验要求清防蜡体系不包含有机氯和二硫化碳，因此选取助剂（丙三醇、正辛醇、异丙醇、异戊醇、乙酸丁酯、渗透剂JFC）和表面活性剂（oπ-10、司盘80）分别与上述复配清蜡剂溶剂6#与8#进行复配，各试样所用混合溶剂体积均为20 mL，表面活性剂加量0.1 mL，实验方案和结果如表1和图3所示。

表1 表面活性剂与复合溶剂的复配

图3 清防蜡剂溶蜡速率

在图 3可以看出，13#，17#，21#3种清防蜡剂对固平23-27，固平22-40和固平27-16 3种蜡样的溶蜡速率较高。此时，清防蜡剂的配比为溶剂甲苯、二甲苯、环己烷、正庚烷的比例为 8：7：5：1，助剂为正辛醇、异戊醇、渗透剂JFC，表面活性剂司盘80，且溶剂：助剂：表面活性剂的体积比为92.5%~97%：1.5%~3.75%：1.5%~3.75%。

2.2 清防蜡剂评价

图4为在常压45℃，溶剂、助剂、表面活性剂的体积比为97%：1.5%：1.5%。药剂加量20 mL时，不同油井蜡样的静态溶蜡速率和动态溶蜡速率的变化图。结果表明，该清防蜡剂的静态溶蜡速率远远大于0.032 g/min，平均动态溶蜡速率为0.087 g/min，最高为0.092 g/min。

图4 不同油井蜡样的静态溶蜡速率和动态溶蜡速率

在加剂浓度2.5%时，对固平23-27、固平22-40、固平27-16、固平28-20、固平 32-18和固平 22-28 6口井油样的防蜡率分别为35%、32%、34%，35%、30%、38%，平均防蜡率可达34%。

利用闪点测定仪测定的清防蜡剂闪点均为58℃，满足SY/T 6300—2009《采油用清、防蜡剂技术条件行业标准》中Ⅱ类标准。

通过测量原油经过20mL移液管的时间，来确定清防蜡药剂的降黏效果，清防蜡剂对合水油田长6油井6口井油样的降黏率分别为32%、31%、34%，35%、31%、37%，平均降黏率为33%。

3 结论

通过分析得出结论：

1）通过清防蜡剂复配，得到清防蜡剂各组分配方：溶剂为92.5%~97%，混合醇为1.5%~3.75%，表面活性剂为1.5%~3.75%。

2）通过测定合水油田长6油井的6个蜡样的防蜡效果，其平均防蜡率达到34%，闪点为58℃，平均降黏率为33%。

致谢：论文受西安石油大学“材料科学与工程”省级优势学科和长庆油田第十二采油厂项目资助。