李鑫源，张珊榕，姚力力，肖彭，巩雁军，王翊婷

(1.廊坊开发区中油科新化工有限责任公司，河北 廊坊 065001；2.中国石油大学(北京)，北京 102249；3.中国石油管道局工程有限公司投运分公司，河北 廊坊 065001)

乍得和尼日尔原油属于典型的高含蜡原油。在原油输送过程中，随着温度和压力的下降，蜡会结晶析出并沉积在管道内壁，降低管路的流通性，甚至堵塞管道，严重影响管输效率[1-4]。蜡沉积同时还增加了管壁的粗糙程度，阻力增大，增加动力成本[5]。此外，因管内蜡晶凝固造成的凝管事故，给管道的输送带来安全隐患[6]。目前，解决高含蜡原油蜡堵主要手段为注入化学剂或机械清蜡[7-10]。但是，现有清蜡剂、防蜡剂功能性单一，对高含蜡原油效果不佳，不能很好地解决蜡析出及蜡沉积等问题。开发新型多效的化学清防蜡剂是目前清防蜡技术的发展方向。

1 实 验

1.1 试剂与仪器

石油醚、甲苯、二甲苯、乙醇、丙酮、正己烷、环己烷、正庚烷，天津致远化学试剂有限公司；壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-2、AEO-3)、油酸钠，江苏海安化工；司盘60(span-60)、司盘80(span-80)、吐温-60、吐温-80，天津宏美化工有限公司；防蜡剂KS-30-01，廊坊开发区中油科新化工有限责任公司；原油样品，乍得某原油。

MDGC/GCMS-2010气质联用仪，日本岛津公司；SF-16A棒状薄层色谱分析仪，山东山分公司；VT550全自动黏度测定仪，德国HAAKE公司；CA-310卡尔费休微量水分测定仪，日本三菱化学公司；SYD-0615清防蜡测试仪，泰州瑞普公司。

1.2 防蜡剂KS-30-01的合成

科新公司防蜡剂KS-30-01的主要成分为聚丙烯酸高碳醇酯，其制备过程如下：在反应釜中加入一定量的丙烯酸高碳醇酯、甲苯和引发剂。设定反应温度为90 ℃，密封后通氮气保护。待温度升高至设定值后，加一定量的过氧化苯甲酰溶液，恒温反应一定时间，反应结束后得到聚合物。

1.3 测试方法

1.3.1 清蜡测试方法

采用溶蜡测试装置(见图1)。根据SY/T 6300—2009测定蜡块在溶剂中的完全溶解的时间。

图1 溶蜡测试装置示意

1.3.2 防蜡测试方法

通过清防蜡测试仪对清防蜡剂进行分析，将50 mL测试样品泵送入测试管道内。通过系统控制温度、压力等变量，分析管道内壁的蜡状沉积和结晶作用，从而得出测试样品的防蜡率。

2 结果与讨论

2.1 原油理化性质和组成分析

测定乍得某原油的理化性质，结果见表1。

表1 乍得某原油的理化性质

由表1可知，蜡样中胶质和沥青质含量分别为13.6%和6.5%，更易与原油分子链较长的蜡分子产生共晶作用，且在结蜡后会一定程度使蜡增黏，导致蜡在管壁上的吸附力增强，不易被流油冲走[11-12]。

2.2 防蜡剂的表征

采用红外光谱对防蜡剂KS-30-01中的主要成分聚丙烯酸高碳醇酯进行了表征，如图2所示。

图2 聚丙烯酸高碳醇酯红外光谱

2.3 清蜡剂

2.3.1 主溶剂的筛选

清蜡剂溶蜡速率的快慢主要由有机溶剂决定[13-14]。选取不同种类有机溶剂，测试单组分溶剂的溶蜡速率，结果如表2所示。

表2 单组分溶剂的溶蜡速率

由表2可知，石油醚溶蜡速率最快。为了进一步提升溶蜡速率，通过溶剂复配筛选具有溶蜡协同作用双组分主溶剂。

通过石油醚、甲苯、环己烷两两组合，考察双组分主溶剂对溶蜡速率的影响，结果如表3所示。

表3 双组分主溶剂的溶蜡速率

由表3可知，双组分主溶剂溶蜡效果并不理想，其溶蜡速率均低于石油醚。因此，又尝试三组分主溶剂复配，结果如表4所示。

表4 三组分主溶剂对溶蜡速率的影响

由表4可知，石油醚、甲苯和环己烷之间有一定协同配伍性，其中石油醚/甲苯/环己烷体积比为1∶1∶1时，溶蜡速率最高。

2.3.2 表面活性剂的筛选

表面活性剂对石蜡具有较强的渗透与分散作用，不仅可以提高溶蜡速率，还可阻碍蜡晶的生长，具有一定的防蜡功能。选取表面活性剂与上述主溶剂进行复配，主溶剂和表面活性剂的比例为200∶1，实验结果如表5所示。

表5 表面活性剂对溶蜡速率的影响

由表5可知，与主溶剂的协同作用最好的表面活性剂是油酸钠。

为了进一步提高表面活性剂与主溶剂之间的协同作用，改变油酸钠与复配溶剂之间的比例，实验结果如表6所示。

表6 表面活性剂用量对溶蜡速率的影响

由表6可知，当油酸钠用量较少时，表面活性剂可以吸附在蜡块表面，随着表面活性剂的增加，其不断发挥分散与渗透作用，降低蜡块间的黏结作用，可以加快溶蜡速率。但当油酸钠用量较大时，过量的表面活性剂自身会发生聚集，聚集态的表面活性剂无法降低蜡分子之间的范德华力，使溶蜡速率降低。因此，复配溶剂与油酸钠适宜体积比为200∶1。

2.3.3 助溶剂的筛选

通常，选用醇类或醇醚类，并且要考虑不同溶剂间密度等性质的差异，避免出现不互溶现象。因此，实验选取4种常见的互溶剂，复配溶剂和助溶剂的体积比为10∶1，结果如表7所示。

表7 助溶剂对溶蜡速率的影响

由表7可知，异丙醇与所选有机溶剂和表面活性剂的协同作用最好，溶蜡速率有了一定的提升。

表8是助溶剂用量对溶蜡速率的影响。

表8 助溶剂用量对溶蜡速率的影响

由表8可知，当异丙醇用量较少时，溶蜡速率呈升高趋势。当异丙醇用量过大时，溶蜡速率呈降低趋势。这是由于异丙醇的极性高于蜡分子，因此当助溶剂加量过大时极性较高，反而抑制溶蜡速率。

2.4 清防蜡剂的性能

将已配制好的清蜡剂与防蜡剂按一定比例进行复配，测试其性能，实验结果见表9。

表9 不同配比清防蜡剂的性能

结合油田现场实际情况，要求降黏率>70%，防蜡率>40%，溶蜡速率>0.04 g/min，只有d号清防蜡剂符合要求，兼具良好的防蜡和清蜡作用。

2.5 清防蜡效果评价

选取d号清防蜡剂，通过偏光显微镜，观察空白原油与加剂后原油蜡晶微观形态。将乍得某原油在80 ℃热处理后加入1×10-3的d号清防蜡剂，结果如表10和图3所示。

表10 加剂前后蜡晶尺寸数据

图3 加剂前后蜡晶的微观形态

由图3可以看出，加剂前原油中石蜡晶体大多为不规则网状或片状晶体，蜡晶尺寸较大且分布比较均匀，蜡晶的网状结构甚至遍布整个视场。加剂后清防蜡剂与蜡晶的吸附共晶作用非常明显，蜡晶尺寸变小。油中多为蜡晶聚集体，并且蜡晶聚集体非常紧密、近似棒状，极大地降低了蜡晶的有效体积浓度，释放了大量的空间供液态油分流动。原油的流动阻力减小，达到改善原油流动性的目的。

以乍得某原油为评价原油，在加剂量为1×10-3的情况下，对比了d号清防蜡剂与国内某公司RX-102清防蜡剂和国外某公司QFL2850清防蜡剂的清防蜡效果，结果见表11。

表11 不同种类清防蜡剂对乍得某原油的清防蜡效果

由表11可知，d号清防蜡剂与市售清防蜡剂相比，清防蜡效果更优异，防蜡率可达45.4%，溶蜡速率达到0.044 1 g/min，降黏率达78.8%。

3 结 论

a.石油醚、甲苯和环己烷作为清蜡剂的主溶剂效果最好，其复配使用效果更优。适当表面活性剂和助溶剂的加入可以提高清蜡剂溶蜡速率，但过量的表面活性剂会降低蜡分子与表面活性剂分子之间的范德华力，使溶蜡速率降低。助溶剂过量时也会因为极性较高，反而抑制溶蜡速率。

b.降黏率、防蜡率均随防蜡剂用量的增多而增加，而溶蜡速率随清蜡剂用量的增多而增加。结合油田现场实际情况，要求降黏率>70%，防蜡率>40%，溶蜡速率>0.04 g/min，选取d号清防蜡剂为最终产品。

c.清蜡剂/KS-30-01(体积比1∶5)的清防蜡剂具有防蜡率高、降黏率高、溶蜡速率快等优点，降黏率可达到78.8%，防蜡率为45.4%，溶蜡速率为0.044 1 g/min，其效果优于市售同类产品。