徐 勇,高鋒博,李金靈,朱世東,張 樂,馬禧慶,白一凡
(1.陜西延安石油天然氣有限公司,陜西西安 710021;2.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,陜西西安 710065;3.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,陜西西安 710065)
一種乳液型清防蠟劑的研制及現(xiàn)場應(yīng)用試驗
徐 勇1,高鋒博1,李金靈2,朱世東3,張 樂2,馬禧慶2,白一凡3
(1.陜西延安石油天然氣有限公司,陜西西安 710021;2.西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,陜西西安 710065;3.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,陜西西安 710065)
針對新安邊區(qū)塊油井原油性質(zhì)、蠟質(zhì)特點及油井結(jié)蠟規(guī)律,研制開發(fā)出一種乳液型清防蠟藥劑,該藥劑的溶蠟率為0.025g/min、防蠟率為38.53%,且穩(wěn)定性良好。對新安邊4口高含蠟油井的現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,該清防蠟劑可使抽油井平均清蠟周期從1.57月/次延長到5.2月/次,單井清蠟次數(shù)平均減少5.3次/年,應(yīng)用效果顯著。
乳液清防蠟劑;含蠟原油;乳化
我國大部分原油含蠟量高,蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%的原油幾乎占整個產(chǎn)出原油的90%,有的甚至高達(dá)40%~50%[1]。隨著石油開發(fā)向縱深方向發(fā)展,蠟沉積現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,石油開采過程中的蠟沉積問題已成為我國各大油田亟需解決的難題之一。目前的清防蠟技術(shù)中,廣受歡迎的是化學(xué)清防蠟技術(shù),是通過加入化學(xué)藥劑將已沉積在管壁上的蠟溶解或分散開,使其重新溶解或以小顆粒的形態(tài)懸浮于原油油流中并隨著油流流出,常用的化學(xué)藥劑有油基清防蠟劑、水基清防蠟劑和乳液型清防蠟劑,從各國清防蠟劑的發(fā)展趨勢和對環(huán)保的要求來看,未來清防蠟劑的發(fā)展方向是制備高效、穩(wěn)定、安全無毒且易存儲的乳液型清防蠟劑[2]。乳液型清防蠟劑克服了油基型清防蠟劑對人體毒害性較大和水基型清防蠟劑受溫度影響較大的缺點[3]?;诖耍疚难芯块_發(fā)了一種乳液型清防蠟劑并對新安邊區(qū)塊油井進行了現(xiàn)場應(yīng)用試驗,結(jié)果表明該乳液型清防蠟劑效果良好,可有效延長油井清蠟周期,減少洗井次數(shù)。
試驗材料:煤油、石油醚、二甲苯、乙醇、丙酮、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷,0π-10、水楊酸鈉、油酸鈉、正戊醇。
試驗用原油和蠟塊取自新安邊油田。
試驗儀器:H18641型原油動態(tài)結(jié)蠟儀、85-2型恒溫磁力攪拌器、CP214型電子天平,501型恒溫循環(huán)水水浴鍋。
防蠟率和溶蠟速率的測定根據(jù)SY/T6300-2009《采油用清、防蠟劑技術(shù)條件》。
該乳液型清防蠟劑主要由主劑有機溶劑、表面活性劑、堿性調(diào)節(jié)劑、互溶劑及水組成。
清防蠟劑中主要成分為有機溶劑。有機溶劑在已沉積蠟的溶解過程中起主要作用[4]。以前常用的清蠟溶劑有二硫化碳、四硫化碳、二氯甲烷等含硫、含氯溶劑、一些極性與蠟分子相近的溶劑以及化工過程中的副產(chǎn)品等[5],但是這些溶劑不僅毒性大,還會溶于原油中對后續(xù)的原油加工過程產(chǎn)生不利影響,隨著國家對環(huán)保要求日益嚴(yán)格,含硫、含氯等毒性較大的溶劑逐漸被各油田摒棄[6]。因此,試驗過程中,選擇毒性較小、市售常見有機溶劑進行了不同溫度下的溶蠟速率測定,結(jié)果(見表1)。由表1可以看出,隨著溫度的升高,溶劑的清蠟速率逐漸加快,鑒于試驗用油井原油析蠟點在38℃左右,后續(xù)試驗溫度在40℃時進行。40℃時,二甲苯和石油醚的溶蠟速率最快,分別為0.0195g/min和0.0188g/min。另外,這幾種溶劑中,二甲苯的密度最大,為0.86g/cm3,溶蠟性強,與其他的主劑和溶劑互溶性好,因此,以二甲苯作為主劑有機溶劑。
在清蠟劑中加入表面活性劑,利用表面活性劑的潤濕、滲透、分散和清洗作用,不僅可以幫助有機溶劑沿沉積蠟的縫隙和蠟與油井管壁的裂縫滲入,促進沉積在管壁表面上的蠟從管壁面脫落,被油流帶出油井,提高蠟溶解速度,還可以通過表面活性劑在蠟晶表面或結(jié)蠟表面的吸附,起到防蠟作用[7]。由于非離子型表面活性劑在穩(wěn)定性、乳化性以及耐硬水方面上的優(yōu)勢,選用非離子型表面活性劑0π-10作為表面活性劑。
另外,堿與蠟中的瀝青質(zhì)等極性物質(zhì)可發(fā)生反應(yīng)生成能溶于水的產(chǎn)物,在研究過程中加入堿性調(diào)節(jié)劑水楊酸鈉和油酸鈉,它們與瀝青質(zhì)中的-COOH、-OH等基團作用生成-COONa和-ONa等相應(yīng)的鹽,不僅提高瀝青質(zhì)在水中的分散能力,還能增加乳狀液中水相的極性,減少乳化劑在水相中的溶解度,提高乳狀液的穩(wěn)定性[8]。
表1 有機溶劑溶蠟速率
同時,在該乳液清防蠟劑中,還加入了正戊醇作為互溶劑,用以增加油與水的相互溶解度,促使蠟晶溶解而進入油流中。
2.2.1 穩(wěn)定性評價 良好的穩(wěn)定性是乳液型清防蠟劑研制過程中需考慮的一個關(guān)鍵因素,為了得到乳化狀態(tài)良好的清防蠟藥劑,根據(jù)清防蠟劑的技術(shù)指標(biāo)、各項成分和作用效果,設(shè)計了10組清防蠟劑配方,首先對它們的乳化狀態(tài)進行了評價,結(jié)果(見表2)??梢钥闯?,放置2 h后,10組配方中第8組與第9組乳化狀態(tài)較好,后續(xù)對這兩組配方放置觀察5天,仍沒有明顯分層(見圖1和圖2)。
圖1 第8組放置1、3、5天的乳化效果
圖2 第9組放置1、3、5天的乳化效果
另外,除了制備和儲存時需穩(wěn)定外,乳液型清防蠟劑到達(dá)井底后在井底溫度下必須立即破乳,否則難以起到清防蠟作用,對這兩組配方進行40℃下的破乳試驗,發(fā)現(xiàn)9組配方可以快速完全破乳。因此,選擇9組作為此乳液型清防蠟劑的配方。
2.2.2 技術(shù)指標(biāo)評價 依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法,采用晶態(tài)溶蠟法進行溶蠟速率的測定,采用結(jié)蠟觀法測定清防蠟劑的防蠟率,對9組配方進行溶蠟率和防蠟率測定,得到平均溶蠟率為0.025g/min,防蠟率為38.53%,溶蠟速率和防蠟率性能均較好,完全符合SY/T6300-1997《采油用清防蠟劑通用技術(shù)條件》中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)的要求。
表2 不同配方乳液型清防蠟劑量2 h后乳化狀態(tài)
自2015年10月至2016年11月,對新安邊油田其中4口高含蠟油井進行了現(xiàn)場應(yīng)用試驗,通過實施前后對比(見表3),清防蠟效果顯著。加入該藥劑后清蠟周期明顯延長,使清蠟周期由平均1.57月/次延長到5.2月/次,甚至更長,也就是說使清蠟周期由7.6次/年降低到2.3次/年,按單口井加藥1次平均1.0萬元,每年每口井節(jié)省5.3萬元,推廣應(yīng)用經(jīng)濟效益顯著。
表3 新安邊油井加入清防蠟藥劑前后情況對比
(1)研制了一種安全、穩(wěn)定的乳液型清防蠟藥劑,確定復(fù)配體系為:V(有機溶劑):V(乳化劑):V(表面活性劑):V(互溶劑):V(堿性調(diào)節(jié)劑):V(水)=12:0.7:0.5:0.1:0.2:6.5。
(2)該乳液型清防蠟劑的溶蠟速率為0.025g/min、防蠟率為38.53%,均符合相關(guān)要求。
(3)該乳液型清防蠟劑的現(xiàn)場應(yīng)用試驗結(jié)果表明,可使抽油井平均清蠟周期從1.57月/次延長到5.2月/次,單井清蠟次數(shù)平均減少5.3次/年。
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The development and the field test of an emulsifier paraffin removal and inhibition
XU Yong1,GAO Fengbo1,LI Jinling2,ZHU Shidong3,ZHANG Le2,MA Xiqing2,BAI Yifan3
(1.Shanxi Yan'an Petroleum and Gas Limited Company,Xi'an Shanxi 710021,China;2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Xi'an Shiyou University,Xi'an Shanxi 710065,China;3.College of Materials Science and Engineering,Xi'an Shiyou University,Xi'an Shanxi 710065,China)
According to the oil property,waxy character and wax deposition law of Xinanbian oil well,an emulsifier paraffin removal and inhibition was developed.The wax dissolution rate and ratio of paraffin control of which are 0.025g/min and 38.53%,respectively.Then the potion was applied to four oil wells of Xinanbian,the results show that for average well washing the wax removal period was reduced from 1.57 months per time to 5.2 months per time,and well washing was reduced by 5.3 times per year because of the usage of the potion.
emulsifier paraffin removal and inhibition;waxy crude oil;emulsive state
TE358.2
A
1673-5285(2017)09-0015-04
10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.004
2017-08-07
陜西省青年科技新星計劃項目,項目編號:2016KJXX-13、2017KJXX-49;陜西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目,項目編號:1482、1501。
徐勇,男,陜西延安石油天然氣有限公司勘探開發(fā)處,高級工程師。