李澤鋒，張 冕，2，劉文波

（1.川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司，陜西西安 710021；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安 710021）

我國是一個原油含蠟量很高的國家，隴東油田相對于其他油田來說油藏較淺、溫差大，地層溫度在35～60 ℃。原油中氣油比高，含蠟量平均在20%左右，部分區(qū)塊含蠟量能夠達(dá)到20%～40%。原油在上升過程中，溫度、壓力逐漸降低，流動性變差，原油中的輕組分會以氣體的形式析出，而重組分如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)則以蠟晶體的形式凝結(jié)在原油開采的各個環(huán)節(jié)中，造成油井堵塞[1]。油井清蠟是每個油田都不得不面臨的問題，在隴東油田每年使用的各種清蠟劑總和在1 000～1 200 t。清蠟劑的大量使用不僅提高了施工成本，而且增加了作業(yè)難度。因此研制出高效、操作便捷的清蠟劑成為了當(dāng)務(wù)之急。乳液型清蠟劑作為化學(xué)清蠟劑中的代表得到了廣泛的研究和應(yīng)用，通常以有機溶劑為主劑，表面活性劑等為助劑組成[2]。本文通過多次實驗對乳液型清蠟劑的組分進(jìn)行了優(yōu)選和復(fù)配，研制出一種適用于多數(shù)油田的乳液型清蠟劑（CLJ-1）。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑及儀器

甲苯、二甲苯、石油醚（60-90）、環(huán)己烷、苯乙烯、EDTA、四氯化碳、咪唑啉型表面活性劑、異丙醇、石油磺酸鈉，均為分析純；煤油、0#柴油，為工業(yè)級。

恒溫水浴鍋、分析天平、金屬模具、結(jié)蠟管、石油產(chǎn)品凝點測定儀、鹽含量分析儀、秒表、燒杯等。

1.2 實驗方法

清蠟劑的溶蠟速率按照《Q/SY DQ0829-2006 清蠟劑產(chǎn)品驗收和使用效果檢驗指標(biāo)及方法》進(jìn)行測定，具體步驟如下：

（1）將準(zhǔn)備好的蠟塊進(jìn)行加熱融化，然后將液態(tài)的熔融態(tài)石蠟倒入金屬模具中，待石蠟冷卻凝結(jié)成型后從模具中取出蠟塊，用分析天平準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量記為m1。

（2）將恒溫水浴鍋溫度保持在40 ℃，在100 mL 試管中加入100 mL 提前準(zhǔn)備好的清蠟劑，將試管放入水浴鍋中加熱。

（3）待試管中清蠟劑溫度穩(wěn)定之后，將蠟塊放入試管中繼續(xù)在40 ℃水浴中保持恒溫6 h，取出剩余蠟塊并用蒸餾水洗凈晾干后用分析天平準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量記為m2。

（4）通過式（1）計算溶蠟速率。

式中：γ-溶蠟速率，g/min；m1-初始蠟塊質(zhì)量，g；m2-蠟塊在溶劑中浸泡一段時間后剩余質(zhì)量，g；t-蠟塊浸泡時間，min。

2 乳液型清蠟劑的開發(fā)

2.1 溶劑的優(yōu)選與復(fù)配

參照實驗方法，對選用的9 種國內(nèi)外普遍使用的溶劑進(jìn)行溶蠟速率的測定，實驗所用的蠟塊為黑蠟，由隴東油田現(xiàn)場提供，實驗結(jié)果（見表1）。

表1 單一溶劑溶蠟速率Tab.1 Rate of wax dissolution in single solvent

由表1 可知測試的9 種單一溶劑的溶蠟速率由大到小為：四氯化碳＞石油醚＞環(huán)己烷＞煤油＞二甲苯＞苯乙烯＞甲苯＞0#柴油＞EDTA。為了獲得對石蠟有較大溶解速率的溶劑，考慮到四氯化碳的毒性，其已禁止在油田中使用，故實驗選用溶蠟速率較大且不會對環(huán)境造成污染的石油醚、環(huán)己烷和煤油進(jìn)行復(fù)配。采用正交設(shè)計表按體積比1:2:3 進(jìn)行實驗，測量溶液的溶蠟速率，結(jié)果（見表2）。

表2 乳液型清蠟劑溶劑復(fù)配實驗結(jié)果Tab.2 Experimental results of emulsion wax remover

由表2 可知，各溶劑間均具有很好的促進(jìn)作用，復(fù)配后體系的溶蠟速率較單一溶劑均有所提升，以實驗3 效果最好，實驗6 次之。環(huán)己烷和煤油在體系中發(fā)揮積極的作用，隨著加劑量的增加，當(dāng)石油醚在體系中占主導(dǎo)成分時溶蠟速率逐漸減??；環(huán)己烷具有很好的互溶作用，因其極性小于蠟的極性，對蠟的溶解起到了促進(jìn)作用[3]。因此確定乳液型清蠟劑的主劑體系復(fù)配比例為石油醚：環(huán)己烷：煤油為1:3:2。

2.2 表面活性劑的優(yōu)選及復(fù)配

表面活性劑具有親水和親油兩個基團(tuán)這一特殊性質(zhì)使其既可以溶于水溶液又可以溶于有機溶液中。HLB 值用來表示兩個基團(tuán)對水或油的親和能力，值越大則親水性越強，反之則親油性強。不同HLB 值的表面活性劑功能也不同，因此在選擇助劑時以此作為參考條件之一[4]?，F(xiàn)從具有一定分散、滲透功能的表面活性劑中優(yōu)選出能夠加快溶蠟速率的表面活性劑與上文復(fù)配主劑進(jìn)行混合，在實驗條件下測定清蠟速率（見表3）。

表3 表面活性劑單劑與復(fù)合溶劑的清蠟率Tab.3 Wax removal rate of single and compound solvents for surfactant

由表3 可知表面活性劑單劑表現(xiàn)最好的為咪唑啉型表面活性劑，然后是異丙醇，石油磺酸鈉次之。進(jìn)一步考察各種表面活性劑之間是否存在協(xié)同作用，將表現(xiàn)優(yōu)異的三種表面活性劑繼續(xù)復(fù)配，以求獲得溶蠟速率更加出色的新型表面活性劑，實驗結(jié)果（見表4）。

表4 表面活性劑復(fù)配的溶蠟速率Tab.4 Wax removal rate of surfactant

由表4 可知復(fù)配后的表面活性劑清蠟速率遠(yuǎn)大于0.016 g/min，完全符合SY/T 6300-2009《油田防蠟劑評價標(biāo)準(zhǔn)》的要求。且當(dāng)咪唑啉、異丙醇、石油磺酸鈉按體積比為2:1:1 復(fù)配后其清蠟速率明顯提高，在不與溶劑復(fù)配的情況下達(dá)到0.074 2 g/min。其加量對乳液型清蠟劑體系的影響（見表5），以此確定復(fù)配表面活性劑在體系占的比例。

表5 表面活性劑加量對溶蠟速率的影響Tab.5 Effect of surfactant dosage on wax dissolving rate

2.3 乳液型清蠟劑配方的確定

根據(jù)上述實驗優(yōu)選出復(fù)配溶劑和表面活性劑，確定主劑溶劑石油醚：環(huán)己烷：煤油體積比為1:3:2；復(fù)配表面活性劑咪唑啉與異丙醇、石油磺酸鈉按體積比2:1:1 組成，占體系的5%～8%時溶蠟速率最高，溶蠟速率接近0.19 g/min，將其命名為CLJ-1 乳液型清蠟劑。

3 乳液型清蠟劑的性能評價及影響因素研究

CLJ-1 型乳液型清蠟劑的溶蠟速率由靜態(tài)溶蠟法測定，凝點和閃點也是考查乳液型清蠟劑性能是否穩(wěn)定的重要因素，下面對CLJ-1 型乳液型清蠟劑進(jìn)行綜合性能評價，并對其潛在的影響因素進(jìn)行分析。

3.1 CLJ-1 乳液型清蠟劑性能評價

3.1.1 穩(wěn)定性 CLJ-1 型乳液型清蠟劑常溫下為深棕色液體，pH 為7.4，在現(xiàn)場原油中加入10%的CLJ-1 型清蠟劑原油密度幾乎不發(fā)生改變，對黏度的影響也很少，在原油中不發(fā)生沉淀，配伍性良好。

3.1.2 凝點 CLJ-1 型乳液型清蠟劑可以顯著降低原油的凝點，與市售乳液型清蠟劑平均凝點-30 ℃相比，CLJ-1 型清蠟劑的凝點可以達(dá)到-41 ℃，有效抑制了原油中蠟的凝結(jié)。凝點的測試采用國家凝點分析標(biāo)準(zhǔn)GB510-83。

3.1.3 閃點 乳液型清蠟劑的閃點普遍偏低，閃點越高代表清蠟劑越穩(wěn)定，閃點越低則代表清蠟劑越易燃。市售乳液型清蠟劑的平均閃點為25 ℃，在使用中存在很大的安全隱患，CLJ-1 型清蠟劑中由于輕烴含量較小，閃點提高了10 ℃，適用范圍更廣[5]。閃點的測試使用的是GB261-2008 國家標(biāo)準(zhǔn)閃點分析方法即賓斯基-馬丁閉口杯法，并用公式（2）對測試結(jié)果進(jìn)行修正。

式中：Δt-修正數(shù)，℃；P-實際大氣壓，kPa。

3.1.4 清蠟劑性能評價結(jié)果 用優(yōu)化配方配制成的CLJ-1 型乳液型清蠟劑，按照各項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行評價，結(jié)果（見表6）。

表6 CLJ-1 型乳液型清蠟劑性能評價結(jié)果Tab.6 Results of CLJ-1 emulsion wax remover performance evaluation

3.2 CLJ-1 乳液型清蠟劑作用效果影響因素研究

3.2.1 溫度對溶蠟速率的影響 實驗用CLJ-1 型乳液型清蠟劑在不同溫度下對經(jīng)脫水處理后的隴東含蠟原油進(jìn)行清蠟速率實驗，并在相同實驗條件下與市售溶蠟劑進(jìn)行對比，實驗結(jié)果（見圖1）。

圖1 地層溫度與溶蠟速率的關(guān)系Fig.1 Relationship between formation temperature and wax dissolving rate

實驗結(jié)果表明，溫度對清蠟劑的溶蠟效果總是起到積極的作用，這是由于隨著溫度的增高原油自身的結(jié)蠟量減小，同時原油及表面活性劑中的分子運動加快，清蠟劑的效果得以提升。研制的CLJ-1 在溫度增加的情況下表現(xiàn)穩(wěn)定，且溶蠟速率明顯高于市售清蠟劑。

3.2.2 原油含水量對溶蠟速率的影響 實驗用CLJ-1乳液型清蠟劑對不同含水量的隴東含蠟原油進(jìn)行清蠟速率測試，結(jié)果（見圖2）。

由圖2 可以看出，乳液型清蠟劑和水基清蠟劑在含水量發(fā)生變化時表現(xiàn)出的性能變化具有明顯的不同，CLJ-1 型乳液型清蠟劑適用于低含水的油田，并在含水量低于30%時具有很好的清蠟效果，針對性強，隨著含水量的增大清蠟速率逐漸降低。

圖2 原油含水量與溶蠟速率的關(guān)系Fig.2 Relationship between water content of crude oil and wax dissolving rate

3.2.3 原油含鹽量對溶蠟速率的影響 鹽含量是原油的一個重要指標(biāo)，主要以溶解在原油所含水中的鈉、鈣、鎂氯化物為主，其中氯化鈉占75%左右。實驗用CLJ-1 乳液型清蠟劑對不同氯化鈉濃度的隴東含蠟原油進(jìn)行溶蠟速率測試，結(jié)果（見圖3）。

圖3 原油含鹽量與溶蠟速率的關(guān)系Fig.3 Relationship between salt content and wax dissolving rate of crude oil

由圖3 可知，隨著原油中含鹽量的增加，清蠟劑的溶蠟速率都呈現(xiàn)出逐漸變大的趨勢，這是由于表面活性劑中的油相與水的界面張力降低，增加了表面活性劑分子對蠟的吸附量[6]。CLJ-1 乳液型清蠟劑在不同含鹽量原油中均能表現(xiàn)出優(yōu)良的溶蠟效果，性質(zhì)穩(wěn)定可靠。

3.3 與常規(guī)清蠟劑性能對比

本次實驗將研制的CLJ-1 型清蠟劑與常規(guī)清蠟劑進(jìn)行溶蠟速率、安全性等多方面的比較，結(jié)果（見表7）。

表7 與常規(guī)清蠟劑的性能對比Tab.7 Comparison of properties with conventional wax remover

4 現(xiàn)場應(yīng)用

CLJ-1 乳液型清蠟劑在現(xiàn)場的應(yīng)用效果受原油含水程度、油井溫度、加藥方式等多種因素的影響。CLJ-1型清蠟劑屬于乳液型清蠟劑，因此應(yīng)用在含水低于30%的油井效果十分顯著；隴東油田油藏深度在1 000～2 280 m，原油在上升到600 m 左右時即進(jìn)入結(jié)蠟狀態(tài)，此時使用點滴加藥的工藝除蠟效果更好；在一些含蠟量低于20%的油井，周期加藥可以明顯改善油井結(jié)蠟狀態(tài)。

2020 年，在隴東區(qū)域選取了十口生產(chǎn)正常但清蠟周期很短，蠟堵情況經(jīng)常發(fā)生的低含水油井進(jìn)行CLJ-1 清蠟劑的實驗。結(jié)合現(xiàn)場的清蠟特性，確定助劑的加量為8%并采用均勻點滴加藥的工藝進(jìn)行清蠟作業(yè)。實驗采用全自動三腔加藥裝置，它是由箱體、試劑攪拌系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成。在操作過程中，加藥系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的投放比例而保持試劑的濃度不變。每日每口井加藥量設(shè)定為油井日產(chǎn)量的0.5%，在為期一年的加藥實驗中，單井全年增油約260 t。綜上所述，CLJ-1 型乳液型清蠟劑結(jié)合點滴加藥工藝在隴東油田取得了良好的應(yīng)用，在增加原油開采率的同時減少了工人的勞動強度，對提高油田的經(jīng)濟(jì)效益具有十分積極的作用。

5 結(jié)論

（1）研究開發(fā)出了CLJ-1 型乳液型清蠟劑，其中溶劑復(fù)配比為V（石油醚）：V（環(huán)己烷）：V（煤油）=1:3:2，助劑復(fù)配比為V（咪唑啉）：V（異丙醇）：V（石油磺酸鈉）=2:1:1，助劑占體系5%～8%。

（2）CLJ-1 型乳液型清蠟劑常溫下為深棕色液體，pH 為7.4，凝點、閃點均優(yōu)于同類產(chǎn)品，溶蠟速率可以達(dá)到0.18 g/min，與原油配伍性良好，性能穩(wěn)定。

（3）CLJ-1 型乳液型清蠟劑配制方便，現(xiàn)場試驗清蠟效果明顯，具有良好的應(yīng)用前景。