复合防蜡剂的研究及其评价

杨豫新

（克拉玛依新科澳石油天然气技术股份有限公司，新疆克拉玛依834000）

蜡在油层下通常以溶解态溶解在原油中，而原油开采过程中，含蜡原油沿着油管上升，随压力降低以及轻质组分的逸出，原油对蜡的溶解能力下降时，将有部分蜡晶体从原油中析出。由于油井管道表面具有一定的粗糙度能够作为蜡结晶核心，使从原油中析出的蜡聚集长大，加速了原油管线蜡结晶的过程。蜡结晶在管道中会造成原油流动阻力增大，直接影响产量和能耗，严重时会导致停产［1，2］。防蜡剂能改变原油中蜡的发育过程，其实质是对蜡晶体的晶格参数产生影响，宏观上蜡以结晶态表现出来，因此，及时预防蜡结晶析出，延缓清蜡周期是油井正常生产的重要保证［3］。

用化学药剂对油井进行防蜡是目前油田应用较广泛的防蜡技术。随着表面活性剂广泛应用，防蜡剂有了长足发展。虽然在实际应用中都取得了一定的效果，但是由于其对原油的针对强，实际应用中，表面活性剂型的防蜡剂出现应用效果不理想或者使用效果不稳定等现象。因此，研发更高性能的防蜡剂来解决上述问题显得尤为重要。

1 实验部分

1.1 原料及设备

主要原料：新疆油田某区块原油；非离子表面活性剂、有机氯化物、有机硫化物、有机磷化物、多元醇酯，均为工业品，纯度大于98%。

主要设备：F-1型不锈钢反应器，LXJ-IIB型低速大容量多管离心机，电子天平、烘箱、恒温水浴、清防蜡测试仪、配方瓶等。

1.2 复合防蜡剂的性能测试方法

对制备的复合型防蜡剂参照SY/T6300-2009防蜡率测定方法［4］进行防蜡剂防蜡效果的评价。

2 结果讨论

2.1 防蜡剂的组成设计

表面活性剂附着在蜡结晶微粒表面形成1层薄膜，防止蜡结晶聚集和长大，可将处于微粒状态下的蜡结晶分散于油中被带出油井，同时表面活性剂还会在油管表面附着形成1层薄膜，对蜡结晶的沉积产生阻碍作用［5，6］。含有石蜡链节的支链型高分子聚合物的支链在原油中展开，交织成网状结构，可有效吸附析出的石蜡微晶，使得析出的石蜡呈空旷、疏松树枝状或聚集树枝状的晶体堆砌物，防止石蜡微晶聚沉黏附在管道上，从而起到防蜡效果［7］，应该筛选作为防蜡剂的主要组分。

非离子表面活性剂是链状高分子聚合物，具有亲水亲油基团，其与蜡晶或油管的相界面性质会随油井流体的变化而变化，使表面活性剂在油管表面附着形成薄膜也会随油井流体的变化而发生变化，甚至出现膜脱落现象。在防蜡剂中增加成膜剂组分，对表面活性剂的成膜效果进行强化和弥补，也应该作为防蜡剂的主要组分筛选出来。

根据以上分析，配方设计使用水溶性非离子表面活性物质、油溶性非离子表面活性物质和成膜类物质3类防蜡组分，以及辅助性组分乳化剂和水等。再从上述组分中筛选和用量优化，形成复合型油田防蜡剂的配方。

2.2 水溶性非离子表面活性剂的考察

表面活性剂的亲油或亲水程度可以用HLB值的大小判别，HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强。亲水亲油转折点HLB为10。HLB小于10为亲油性，大于10为亲水性。因此，选择HLB大于10的非离子表面活性剂作为水溶性的组分。实验结果见表1。

表1 水溶性非离子表面活性剂的考察

从表1可见，对于水溶性的非离子表面活性剂来讲，直链型表面活性剂的防蜡效果优于具有支链结构的表面活性剂，优选脂肪醇型表明活性剂。

2.3 油溶性表面活性物质的考察

选择HLB小于10的非离子表面活性剂作为油溶性的组分。实验结果见表2。

表2 油溶性非离子表面活性剂的考察

从表2看出，对于油溶性的非离子表面活性剂来讲，具有支链结构的表面活性剂防蜡效果优于直链型表面活性剂的。优选树脂型表明活性剂。

2.4 成膜剂的考察

成膜剂的考察见表3。

表3 成膜剂的考察

由于非离子型表面活性剂与原油管线成膜会不断的脱落，若能筛选出1种能与金属表面形成稳定膜的组分，作为表活剂成膜的补充和强化。从表3看出，有机硫化物效果更佳。

2.5 复配试验

根据上述试验结果，预先对水溶性和油溶性非离子表面活性物质进行加入量优化后，再与成膜类物质进行复配，并测试其防蜡效果。结果见图1、2。

从图1看出，当水溶性表面活性剂用量为35%，相应的油溶性子表面活性剂的用量为65%时，2者的复配效果达到最佳，防蜡率为68.5%。

从图2看出，当在非离子表面活性剂中复配成膜剂后，防蜡率大幅度提高。当成膜剂加入量达到1%以后，防蜡率增加到93.2%，再增加成膜剂的用量，防蜡率幅度趋缓。

图2 表面活性剂与成膜剂的复配效果

2.6 乳化剂的考察

经过试验室研究，确定复合防蜡剂水溶性和

油溶性非离子表面活性剂、以及成膜剂的主要组成和较优的配方比例，但是它们之间是互补相容的，需要乳化剂的作用使其成为稳定的乳液型复合防蜡剂。对山梨醇酯、聚氧乙烯山梨醇酯中的不同HLB值的产品进行筛选，确定了适宜的配比。

2.7 复合型防蜡剂性能评价

2.7.1 防蜡剂加量对防蜡效果的影响向防蜡率测试杯中加入新疆油田含水为0.5%的原油70 g，石蜡20 g，水10 g，配成含蜡量20%、含水量10%的油样。进行防蜡剂用量的考察，实验结果见图3。

图3 防蜡剂加入量对防蜡率的影响

由图3可以看出，防蜡剂加入量在0.8%之前防蜡率随着防蜡剂加量的增加而快速增大，当防蜡剂加量超过0.8%之后防蜡率趋于平缓。这是由于防蜡剂用量超过0.8%时防蜡剂趋于饱和，再增加防蜡剂用量对防蜡率的影响不大。由此可见，防蜡剂质量分数为0.8%时效果最好。

2.7.2 油样含蜡量对防蜡效果的影响向防蜡率测试杯中加入一定量的新疆油田某区块含水为0.5%的原油、石蜡和水，配成含水量为10%，含蜡量分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%的模拟油样。分别向油样中加入质量分数0.8%的防蜡剂，测定其防蜡率，实验结果见图4。

图4 油样含蜡量对防蜡率的影响

由图4可见，含蜡量在5%～25%时防蜡剂防蜡效果较好，当含蜡量大于25%后防蜡率明显降低。

2.7.3 油样含水量对防蜡效果的影响向测试杯中加入一定量新疆油田含水为0.5%的原油、石蜡和水，配成含蜡量为20%，含水量分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%的模拟油样。分别向油样中加入防蜡剂，测定其防蜡率，实验结果见图5。

图5 油样含水量对防蜡率的影响

由图5可见，油样含水量在10%～20%之间时，防蜡率随含水量增加而增大；油样含水量超过20%时，防蜡率随含水量的增加而变化趋于稳定。

3 结论

通过防蜡测定评价实验，直链型水溶性的非离子表面活性剂的防蜡效果优于支链结构的表面活性剂。支链结构的油溶性的非离子表面活性剂的防蜡效果优于直链型表面活性剂的。成膜剂组分的引入可大幅提高防蜡剂产品的防蜡率。在防蜡剂组分中复配成膜剂以后，防蜡剂的防蜡率由68.5%提高到93.2%。