玉门油田原油降凝剂的研制

李来红

中国石油玉门油田钻采工程研究院，甘肃 酒泉 735019

0 前言

我国原油大多含蜡量高，属于高凝点高蜡原油。 随着外界温度的降低，原油中的蜡晶会结晶析出，蜡晶的增多，会逐渐形成三维网状结构使原油失去流动性，给原油的开采和运输带来极大的困难［1］。原油降凝剂又称低温流动改进剂（PPD），是一类可以降低石油及油品凝固点，改善其低温流动性的高分子聚合物［2］。 玉门油田原油凝点较高，其中青西油田原油凝点为18 ℃，鸭儿峡油田原油凝点为20 ℃。 酒东油田原油凝点为20 ℃，冬季管输原油困难。 为便于油田自产原油集输，中国石油玉门油田钻采工程研究院与中国石油大学合作进行了玉门油田原油降凝剂的研制与生产，研发的降凝剂产品效果良好。

1 原油降凝剂实验室配方的研发

1.1 原油物性分析测试

由于降凝剂的降凝效果与原油的组成、性质密切相关，其分子结构必须与原油中蜡晶的结构相匹配［3］。 因此，在设计降凝剂前，应对油样进行物性分析。 分析内容主要包括原油的凝点、含水量、密度、蜡含量、析蜡点等。分析结果见表1。

1.2 降凝剂的合成

1.2.1 合成原理

单体MA（马来酸酐）与SA（十八酯）在一定比例下通过引发剂的作用发生聚合反应，生成带有极性侧链和非极性碳链的梳状聚合物。 其极性部分抑制蜡晶生长，非极性部分与原油中的蜡晶共晶析出，破坏蜡晶的结晶次序，抑制蜡晶形成三维网状结构，降低原油凝点，改善原油的低温流动性［4-10］。

表1 原油物性分析

1.2.2 正交试验条件优化

影响降凝效果的因素很多，例如单体配比、反应温度、引发剂用量、反应时间、降凝剂加入量等等。 所以，本试验以正交试验确定其最优条件。正交试验设计见表2，正交试验实施见表3。

表2 正交试验设计

表3 正交试验实施表

由表3 可以看出，以降凝幅度为依据，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为四因素三水平的降凝幅度之和，K1、K2、K3 为四因素三水平降凝幅度的平均值，R 为极差， 根据极差大小确定四种因素对降凝幅度的影响主次顺序为： 单体配比＞引发剂＞时间＞温度，由此，确定降凝剂最优合成条件：单体配比为1∶1，温度为85 ℃，引发剂用量为1.0%，反应时间为6 h。

1.2.3 玉门油田原油降凝剂合成工艺条件

根据正交试验结果，优化反应条件，得到玉门原油降凝剂的最佳合成工艺方案，见表4。

表4 玉门原油降凝剂反应条件

2 原油降凝剂工业化试生产

在原油降凝剂工业化试生产过程中，实验室对原油降凝剂配方进行了调整。 通过调整反应物摩尔比、引发剂用量、反应温度和反应时间，使生产的降凝剂产品满足质量指标要求。 工业化试生产出1.5 t 原油降凝剂产品，产品性质评价结果见表5。

原油降凝剂产品性质评价试验结果表明， 针对酒东、青西、鸭儿峡油田原油特性研制的原油降凝剂，降凝效果良好，产品质量符合行业标准要求。

表5 试生产原油降凝剂产品性质

3 降凝剂矿场试验

分别在柳6 井、青1-8 井开展了原油降凝剂现场试验。 加剂后，原油凝点的变化见表6～7 和图1。 试验结果表明，柳6 井、青1-8 井原油凝点可以降至5.0 ℃以下，满足使用要求。

表6 柳6 井加剂后原油凝点

表7 青1-8 井加剂后原油凝点

由图1 可看出，柳6 井、青1-8 井加剂后原油黏度也明显降低。

图1 柳6 井、 青1-8 井加剂前后原油黏度-温度曲线

4 结论

a）经过玉门原油降凝剂的室内研究、工业化试生产和矿场试验，最终确定了玉门原油降凝剂的最佳生产配方（最佳配比为马来酸酐∶十八酸（摩尔比）为1∶1，引发剂用量1.0%，反应时间6 h，反应温度85 ℃），该配方原料易得、生产工艺简单、降凝效果显著，符合玉门原油降凝标准。

b） 研制生产出的原油降凝剂可将原油凝点从19 ℃降至5 ℃以下，降凝幅度13 ℃以上，降凝效果显著。

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