樊泽霞，丁长灿、2，李玉英，朱锰飞

(1.中国石油大学，山东 青岛 266580;2.中油长庆油田分公司，陕西 西安 710021)

引 言

沥青质为高度浓缩的聚芳结构，含有杂原子(即S、0、N)以及金属原子(如 Va、Ni)，为原油中分子质量最大的组分，通常将其定义为原油中不溶于低级正构烷烃但溶于热甲苯或苯的物质［1－2］。石油沥青质在矿物表面的吸附和沉淀，一方面可以增强油气圈闭的封闭性，甚至可以形成沥青封闭油气藏，但另一方面却降低了储层的孔隙度和渗透率，严重影响油气的运移和开采［3－6］。对原油中沥青质的沉积优先采取有效的预防措施是至关重要的。目前常用的清除沥青质的方法是向油井中注入溶剂或分散剂，一般使用的溶剂为芳香族化合物如苯、甲苯、二甲苯等，其中二甲苯的溶解效果最好，但是这些溶剂在现场使用中会遇到一些问题，如溶剂投放量大，处理效果维持时间短，环境污染以及对现场操作人员不安全等［7－9］。因此，开发研制了新型沥青质清除剂，将易挥发的有机溶剂配制成水包油乳状液，达到安全低毒、环保、清除沥青质效果好的目的。

1 沥青质沉淀清除剂的研制

1.1 实验原料、药品及仪器

原料:沥青质，由油样组分分离得到;药品:二甲苯(C8)、Tween－80(T－80)、Span－60(S－60)、十六烷基二甲基溴化铵、乙烯－乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、蒸馏水;仪器:20 mL具塞量筒若干、搅拌器、水浴锅、GSL－101BII激光颗粒分布测量仪、驱替设备。

1.2 实验原理和方法

1.2.1 沥青质清除剂研制

(1)以C8、蒸馏水、T －80(乳化剂)、S－60(乳化剂)、十六烷基二甲基溴化铵(分散剂)、EVA配制水包油型乳状液作为清除剂。改变配方中T－80、S－60的含量，配制乳化剂含量分别为2%、4%、6%、8%、10%的乳状液。

(2)用搅拌器以800 r/min的转速搅拌5 min;用具塞量筒从5份搅拌后的乳状液中各取20 mL，静置，观察分层现象并记录各个时间的分层量，选取稳定性较好的乳状液，确定乳化剂的最佳含量。

(3)用最佳含量的乳化剂配制乳状液，取等量4 份分别在转速 550、700、800、950、1400 r/min 下搅拌5 min，用粒径测量仪测量搅拌后乳状液的粒度分布和粒径。

(4)取4份搅拌后的乳状液各10 mL置于具塞量筒中，在40℃水浴锅中恒温5 min后各加入相同量的沥青质，记录沥青质完全溶解的时间。按照下式计算沥青质的溶解速率:

式中:X为溶解速率，g/(L·min);G为加入沥青质质量，g;V为加入解堵剂体积，mL;T为沥青质全部溶解所用时间，min。

通过以上对比实验研制出稳定性好、粒径均匀、溶解性能好的沥青质清除剂。

1.2.2 沥青质静态溶解实验

实验用静态法考查各种解堵剂对沥青质的溶解速率。实验方法是:在20 mL具塞量筒内加入10 mL清除剂，放入水浴中恒温5 min后，然后加入一定量的沥青质，放置于温水浴中观测，并记录全部溶解所用时间，按照式(1)计算沥青质的溶解速率。

实验对比:二甲苯、清除剂。实验温度设计:室温、30、40、50、60、70、80℃。

1.2.3 清除剂动态驱替实验

在评价清除剂对沥青质的清除效果时，主要通过测量沥青质堵塞前、后岩心的渗透率来进行评价，实验中主要是测量岩心的水驱渗透率，用清除程度来评价清除剂的清除效果。

动态驱替实验基本步骤如下:①正向水驱，测岩心初始渗透率K0;②正向饱和原油，进行该步时，将岩心夹持器放在室温环境下，原油为80℃，以加速沥青质的沉积;③正向CO2驱，至不出油为止;④正向水驱，测解堵前的水驱渗透率K1;⑤反向通清除剂，注入2 PV后浸泡24 h，解堵;⑥正向水驱，测清除沥青质后的水驱渗透率K2。利用式(2)计算清除剂的清除率:

式中:η为清除率，%;K1为清除前岩心渗透率，μm2;K2为清除后岩心渗透率，μm2。

2 实验结果及分析

2.1 清除剂的配制实验结果及分析

2.1.1 不同乳化剂加量对清除剂乳液稳定性的影响

记录乳化剂含量分别为2%、4%、6%、8%和10%时乳状液的分层时间、分层量，按式(3)计算分层率，并作分层率和分层时间关系曲线，见图1。

图1 不同乳化剂加量对乳状液稳定性的影响

由图1可以看出，在乳化剂加量为2%和4%时，乳状液静置10～20 min开始分层，分层速度很快，分层量也很大，到300 min时分层率已经达到26%左右;乳化剂含量为6%时，乳状液稳定性相对含量为2%和4%有所提高，70 min后出现分层，但是分层速度较前2组相比有所降低，分层量同样也比较大，400 min后分层率达到17%以上;乳化剂加量为8%和10%时，乳状液的稳定性比前3组明显提高很多，乳化剂加量8%时150 min后出现分层，加量10%时170 min后出现分层，分层速度和分层量相近，500 min时加量8%的分层率约为9%，加量10%的分层率约7%，在这2个加量下配制出的乳状液稳定性较好。

通过对比可以得出，乳化剂加量为8%和10%都较为稳定，符合乳化剂稳定性要求。但是两者效果相近，从经济角度考虑，应选择乳化剂加量为8%配制乳状液清除剂比较合适。

2.1.2 转速对乳状液粒径的影响

配制乳化剂含量为8%的乳状液，取5份等量的乳状液，分别在转速550、700、800、950、1400 r/min 下搅拌5 min，用GSL－101BII激光颗粒分布测量仪测量乳状液中水包油颗粒的分布和粒度。5种搅拌速度下测得的乳状液颗粒平均粒径与搅拌速度关系曲线见图2。由图2可以看出，随着搅拌速度的加快，颗粒粒径越来越细小。这是因为转速增加，增大了剪切力，使液滴粒径减小，在液相中分布更均匀，比表面积增大，乳化时所做的功以表面能的形式贮存了下来，体系总能量增加，体系越稳定。可以得出800、950、1400 r/min都有很好的稳定性。

图2 不同搅拌速度对乳状液粒径的影响

2.1.3 乳状液粒径对沥青质溶解率的影响

按式(1)计算不同粒径的乳状液对沥青质的溶解速率，结果见图3。从图3可以看出，随着粒径的变小，清除剂乳液溶解沥青质的速率变小。在800 r/min之后的变化趋于缓慢，粒度的变化对沥青质溶解速度的增加不是很理想。由图2可知在800、950、1400 r/min转速下配制的乳状液均有较好稳定性，综合考虑清除剂对乳状液稳定性、清除速率的要求，应选择搅拌速度800 r/min配制乳状液。

图3 乳状液粒径变化对溶解沥青质速率的影响

2.2 沥青质静态溶解实验

用已选出的清除剂和二甲苯做不同温度下对沥青质溶解速度的对比实验，测得不同温度下二甲苯和清除剂对沥青质的溶解速率，见图4。由图4可以看出，在温度较低时，清除剂溶解沥青质的速率没有二甲苯快，但相差不大，随温度升高，清除剂溶解沥青质的速率慢慢接近二甲苯。从溶解速率来看，在中高温度的环境中二甲苯和所配制的乳状液清除剂都是性能良好的沥青质沉淀清除剂。

图4 不同温度下二甲苯和清除剂对沥青质溶解速度对比

2.3 沥青质清除剂性能评价

实验用油样为普通稠油，其胶质含量为28.4%，沥青质含量为4.3%，密度为0.9542 g/cm3，50℃时黏度为1865 mPa·s。实验测得岩心初始渗透率、清除前后渗透率，利用公式(2)计算得出清除剂的清除率，见表1。

表1 驱替实验数据

从表1可以看出，使用的清除剂在较低渗透率环境下对沥青质的清除效果并不理想，而对于大于1 μm2的岩心，其清除效果则很明显。岩心渗透率恢复较好。在较低渗透率的岩心中，驱入的清除剂将岩心表面吸附沉淀的沥青质剥离溶解，易形成较稠的不连续油流油滴。由于渗透率低，孔隙体积小，孔喉较细，这些不连续的油滴在孔道中流动时易形成贾敏效应，降低孔道内流体的流动性，导致岩心渗透率恢复较差。在中高渗透率(大于1 μm2)的岩心中，清除剂中的油相为芳香类有机溶剂，对沥青质有较强的溶解能力，清除剂的注入可以将沥青质沉积物从岩石表面剥离下来，并且溶解于清除剂中，在大孔道中能顺利排出。另外，有机溶剂中加入的乙烯－乙酸乙烯酯为大分子共聚物，溶解于油相后分子链充分伸展，其非极性链节(聚乙烯链)可吸附于沥青质基团的网状结构中，另一端带有中等极性的酯基有较好的分散作用，能有效防止沥青质基团收缩聚集，可以预防溶解出来的沥青质在孔道中再次聚集堆积，防止二次沉积。

3 现场应用

选用胜利油田 CZC15－19井与CD2－30－522井。这2口井均存在胶质、沥青质等有机物絮凝沉淀及部分无机堵塞，无法正常生产，2011年5月用配制的沥青质清除剂进行清洗解堵。

3.1 施工工艺

施工步骤主要包括:①清洗油管;②以1 h注7.3 m3后停注1 h的周期将溶剂分3次全部注入;③注5 m3柴油充满油管;④关井24～48 h;⑤排出井内柴油到放置罐内;⑥用施工前油嘴开井生产。根据施工方案设计的步骤，分别向CZC15－19井和CD2－30－522井中注入20、27 m3清除剂，闷井反应24 h后开井生产。为了与施工前效果进行比较，2口油井施工前后的工作制度保持不变。

3.2 应用效果

CZC15－19井施工前日产液为50 m3/d，油压为0.85 MPa，动液面为1080 m;解堵后日产液为200 m3/d，油压为3.4 MPa，动液面提高到井口。在相同的油井工作制度下，日产液量提高到施工前的4倍。施工后3个月内，CZC15－19井的平均日产油量比施工前增加10 m3/d左右。CD2－30－522井施工前日产液为100 m3/d、油压为0.8 MPa，动液面为920 m，施工后日产液为170 m3/d，油压为4.2 MPa，动液面提高到井口。施工效果明显。

4 结论

(1)以水、有机溶剂、乳化剂和分散剂配制低毒性沥青质沉淀清除剂，该清除剂具有安全低毒、环保、清除沥青质效果好的优点。

(2)稳定性实验与沥青质溶解实验表明，乳化剂含量为8%、搅拌转速为800 r/min下配制出的清除剂能满足沥青质对其稳定性和溶解速率的要求。温度较低时清除剂对沥青质的溶解速率略低于二甲苯;随温度升高溶解速率接近二甲苯。在较高温度环境中清除剂性能良好。

(3)岩心动态驱替实验表明，渗透率越高的岩心，清除剂越容易溶解岩心中的沥青质沉积物，对岩心的解堵效果越好。

(4)现场应用证明，该清除剂能有效清除胶质、沥青质造成的堵塞，是1种发展前景良好的清除剂。

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