文昌油田海底输油管线清蜡技术研究＊

2014-06-15李强吴娟梅平郑延成

油气田环境保护 2014年2期

关键词：润湿剂蜡样有机溶剂

李强吴娟梅平郑延成

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司；2.长江大学化学与环境工程学院）

文昌油田海底输油管线清蜡技术研究＊

李强1吴娟2梅平2郑延成2

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司；2.长江大学化学与环境工程学院）

对文昌油田海底管线的固体蜡样组成进行分析，通过筛选得到一种停产油基型清蜡剂体系及配方：98%主清蜡剂（环己烷、二甲苯体积比为1∶1）加2%表面活性剂（十二胺、JFC、SPAN60质量比为2∶3∶1），并对清蜡剂体系的清蜡效果进行了评价。实验结果表明，油基型清蜡剂体系的清蜡效率可达80%。最后根据实验结果，对停产清蜡机理进行初步探讨。

油基型清蜡剂；清蜡率；清蜡机理

0 引言

清除设备和管道内的有机拥堵物，对于保证输送设备的正常运行和油田的正常安全生产有重要意义。南海西部文昌油田8-3平台至14-3平台海底输油管线经过一段时间的运行，输油量呈现不断下降趋势，调查发现管线中存在严重的结蜡现象。本文针对文昌油田海管有机物堵塞问题开展停产清蜡解堵技术研究，为彻底清除管线内部的凝油、结蜡，达到减小输油回压、减小磨阻的目的提供科学依据。

1 样品物性分析

对从现场取回的文昌油田海底输油管线的固体蜡样及A5和A2油井产出原油进行组成分析。具体步骤参照SY／T 7550—2012《原油中蜡、胶质、沥青质含量测定法》，实验结果见表1。

表1 固体蜡样和原油组成%

由表1可看出，文昌油田固体蜡样无机盐成分占11.34%；A5井原油的沥青质含量明显高于A2井原油，其余成分A5井原油略低于A2井原油。

2 实验试剂与仪器

有机溶剂：苯、甲苯、二甲苯、环己烷、正庚烷，均为分析纯；柴油、汽煤油，均为工业纯。

表面活性剂：JFC、OP-10、AEO9、拉开粉、TW60、TW80、SPAN40、SPAN60、SPAN80、ABS、SDS、OS-15，均为工业级。

助剂：十二胺（分析纯）。

蜡样：文昌油田输油管线中采集的黑蜡样。

仪器：岛津气相色谱仪GC-2010、万用电炉、DK-98-l型电热恒温水浴锅、AL204型分析天平、恒温水浴振荡器。

3 停产清蜡剂体系研究

3.1 油基型清蜡剂的配方设计

油基型清蜡剂由有机溶剂、润湿剂、分散剂以及助剂组成［1］。有机溶剂对蜡有很强的溶解性能；润湿剂能使结蜡表面润湿反转，降低蜡在管道表面的黏附力，有利于蜡的剥离；分散剂的存在提高了有机溶剂在原油中的分散性、渗透性、冼净作用等性能，并且能使蜡块很好的分散在有机溶剂中；助剂能够有效提高表面活性剂和有机溶剂的互溶性。

3.2 有机溶剂的筛选

有机溶剂的加入有助于增加原油中的溶剂量，使蜡晶在原油中可以继续维持非饱和状态。取20 m L溶剂放入试管中，在50℃的恒温水浴中，恒温15 min；将蜡样溶解，制成0.5±0.1 g蜡球，记录蜡球质量，将蜡球放入溶剂中，溶蜡时间为2 h，测定其溶蜡率，筛选出溶蜡效果较好的三种有机溶剂，即甲苯、二甲苯、环己烷。将三者进行两两复配，进行溶蜡实验，当环己烷与二甲苯的体积比为1∶1时清蜡效果最好，溶蜡性能实验结果见表2。

表2 复配后的有机溶剂的溶蜡性能

3.3 润湿剂的筛选

润湿剂进入输油管后在油管内表面产生一层极性水膜，防止蜡晶在管壁附着［2］。用移液管准确吸取浓度1%的几种润湿剂10 m L，倒入试管中，将蜡样用烧杯溶解，将表面光洁的挂片伸入蜡样中约1 cm深，瞬间取出。待蜡样干后称重，约为0.2 g。将挂片用铁丝挂好，放入试管中，封口。把试管放入恒温水浴锅（50℃）中一段时间，取出、观察，JFC的润湿效果显著。有脱蜡现象的挂片润湿情况见表3。

表3 浓度1%的不同润湿剂的润湿清蜡性能

3.4 分散剂的筛选

分散剂可以将未完全溶解的蜡、胶质和沥青质分散于油流中［3］；用移液管吸取待测表面活性剂样品10 m L放入试管中，再放入0.2 g蜡样，密封。将试管放入（85±1）℃的水浴锅中，待蜡样完全溶解后，取出试管置于凉水中振荡约3 min，分散性能最好的表面活性剂为SPAN60。蜡样分散情况见表4。

表4 浓度1%的不同表面活性剂的分散性能

3.5 助剂复配体系的筛选

选取十二胺为助溶剂，润湿剂为JFC，分散剂为SPAN60，进行正交实验确定复配体系中三者的质量比，得到表面活性剂复配体系的最佳配方为十二胺∶JFC∶SPAN60＝2∶3∶1。

3.6 油基型清蜡剂体系的确定

通过上述筛选实验，最终确定停产油基型清蜡剂体系的配方及组成为：98%主清蜡剂（环己烷、二甲苯体积比为1∶1）＋2%表面活性剂（十二胺、JFC、SPAN60质量比为2∶3∶1）。

4 不同因素对清蜡剂体系性能的影响

4.1 蜡块质量对清蜡率的影响

在20 m L上述清蜡剂溶液中加入一定量蜡样（干燥恒重），在20℃恒温振荡器振荡8 h，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图1。

图1 蜡块质量对清蜡率的影响

由图1可知，清蜡率随所加蜡块质量的增加而降低，说明一定量清蜡剂的清蜡能力是一定的。20 m L清蜡剂溶液中加0.5 g蜡样，清蜡率最高达81.4%。

4.2 清蜡剂用量对清蜡率的影响

在不同体积清蜡剂中加入0.5 g蜡样（干燥恒重），在20℃恒温振荡器振荡8 h，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图2。

图2 清蜡剂用量对清蜡率的影响

由图2可知，清蜡率随清蜡剂体积的增加而增加。40 m L清蜡剂溶液中加0.5 g蜡样，清蜡率最高达到94.2%。

4.3 温度对清蜡率的影响

在20 m L清蜡剂体系中加入0.5 g蜡样，在不同温度下，恒温振荡器振荡8 h，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图3。

图3 清蜡温度对清蜡率的影响

由图3可知，在20～70℃，随着温度升高，清蜡率增加。

4.4 清蜡时间对清蜡率的影响

在20 m L清蜡剂体系中加入0.5 g蜡样，在20℃下，恒温振荡器振荡不同时间，滤出未溶物，烘干、冷却、恒重称量，计算清蜡率，结果见图4。

由图4可知，8 h以内，随着清蜡时间的增加，清蜡率不断增加，8 h后清蜡率变化不大。

图4 清蜡时间对清蜡率的影响

5 停产清蜡机理初探

根据实验结果探索停产清蜡机理。油基型清蜡剂进入输油管内同原油混合，其中的有机溶剂将沉积的蜡、胶质溶解，同时，有机溶剂的加入有助于增加原油中的溶剂量，使蜡晶在原油中维持非饱和状态［4］；分散剂可以将未完全溶解的蜡、胶质和沥青质分散于油流中；润湿剂进入输油管后在油管内表面产生一层极性水膜，防止蜡晶在管壁附着，具有较好的防蜡作用［5］。