CN111826145B - 一种石油结蜡调控剂及其使用方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采和含蜡原油集输技术领域，尤其是涉及一种石油结蜡调控剂及其使用方法和应用，其中，石油结蜡调控剂，包括如下重量份数的组分：稠环芳烃20‑60份、梳状聚合物20‑60份和稳定剂10‑80份；所述稳定剂为石油醚、柴油、煤油、石脑油、正庚烷、正己烷或环己烷中的任意一种或多种以任意比例混配的组合物。本发明的石油结蜡调控剂兼具防蜡和降凝的作用，并且该调控剂因其调控机理为在原油中投放与蜡晶形成共晶并使蜡晶均匀分散的物质，因此，其防蜡和降凝作用不受原油含水高低的影响，大面积使用也不会影响联合站脱水。此外，该调控剂为油基液体，不会引起粘土膨胀，同时具有无毒、闪点高等优点，提高了使用过程中的安全系数。

Description

一种石油结蜡调控剂及其使用方法和应用

技术领域

本发明涉及石油开采和含蜡原油集输技术领域，尤其是涉及一种石油结蜡调控剂及其使用方法和应用。

背景技术

我国开采的原油中大多都含有一定量的蜡，在油井开发之前，蜡完全溶解在原油中，在油井开采过程中，原油从油层流入井底，再从井底沿井筒举升到井口时，原油液的温度和所受的压强不断下降，致使石蜡结晶析出、聚集、凝结并粘附于油井设施的金属表面，即油井结蜡。在采油生产中，结蜡会堵塞产油层，降低油井产量，增大油井负荷，造成生产事故，极端的情况下，结蜡严重时会把油井管线完全堵塞，导致停产。

为保证油井的产量和生产效率，目前油井常用防蜡方法包括阻止蜡晶的析出、抑制石蜡结晶的聚集以及创造不利于石蜡沉积的条件。而归结到具体技术可分为机械清蜡技术、热力清蜡技术、微生物清蜡及化学清蜡技术等。但每种技术均有一定的局限性，如机械清蜡技术不能清除抽油杆接头和限位器上的蜡，还需定期辅以其它清蜡措施，如热载体循环洗井或化学清蜡等措施；热力清蜡技术最为有效，但操作成本高，使用条件受限；近年来发展起来的微生物清蜡技术效果不错，但成本较高，并且在深井应用时，由于微生物的耐温性能，其使用范围受限，而且加微生物前油井必须清洗干净，操作难度大。

随着技术的发展，又出现了声波清防蜡和细菌清防蜡等方法，但这两种方法对设备或环境的要求较高，操作技术性强，不利于现场应用。

化学药剂清防蜡技术能够克服上述方法的缺点，清蜡效果好，具有非常好的市场应用前景。化学清蜡使用的清防蜡剂主要有油基清蜡剂、水基清蜡剂、乳液型清蜡剂和固体清蜡剂。其中，油基清蜡剂主要由有机溶剂、表面活性剂和少量的聚合物组成，对原油适应性强、溶蜡速度快、产品凝固点低，便于冬季使用，但也存在相对密度小，不适合高含水油井，燃点低、易着火，使用时必须加强防火措施的缺点；水基清蜡剂是由水和表面活性剂组成，相对密度大，对高含水油井应用效果较好，使用安全，无着火危险，其缺点是见效较慢，在冬天使用，其流动性仍然有待改进；乳液型清蜡剂是将油基清蜡剂加入水、乳化剂及稳定剂后形成水包油乳液，溶蜡速度快，但对乳化剂的选择和对井底破乳温度有着严格的要求，制备和使用时间要求较高，现场使用受限；固体清蜡剂主要由高分子聚乙烯、稳定剂和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯聚合物)组成，作业一次防蜡周期较短，成本高，在井下溶解速度难以控制，不具普适性，对油品的针对性较强。

因此，开发一种新型的石油结蜡调控剂，以解决上述问题，是本领域亟需解决的一项技术问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种石油结蜡调控剂，该结蜡调控剂兼具防蜡和降凝的作用；

本发明的第二目的在于提供一种石油结蜡调控剂的使用方法，该方法能够有效减少蜡在管壁的沉积。

本发明提供一种石油结蜡调控剂，包括如下重量份数的组分：稠环芳烃20-60份、梳状聚合物20-60份和稳定剂10-80份；

所述稳定剂为石油醚、柴油、煤油、石脑油、正庚烷、正己烷或环己烷中的任意一种或多种以任意比例混配的组合物。

本发明根据石油中蜡的化学结构(C₁₆H₃₄～C₆₃H₁₂)的特征、析出后石蜡或微晶蜡的聚并特征以及薄膜吸附和液滴吸附的原油携蜡机理，具有聚蜡基官能团的稠环芳烃，在原油中蜡析出之前，可预先为原油中蜡的析出提供多个伪蜡核作为晶核附着点，使聚蜡基官能团与原油中析出的蜡晶共晶，而共晶后的蜡晶，难于继续附着在固体边界上，从而悬浮于原油轻质成分中，具有防蜡的作用；而根据悬浮于原油轻质组分中的共晶体石蜡或微晶蜡基团特征，选用含有疏蜡基团的梳状聚合物来控制共晶体的最大直径，使其小于0.035mm，抑制共晶体之间相互黏连形成网状大尺寸蜡块(或蜡球)，使其更好的悬浮于原油轻质成分中，从而避免因石油结蜡导致的流动保障问题；然而，为了使稠环芳烃和梳状聚合物能够充分溶解于含蜡原油中，从而更好的发挥其功能调控作用，本发明还选用了石油醚、柴油、煤油、石脑油、正庚烷、正己烷或环己烷中的任意一种或多种组成的溶剂做为功能稳定剂。综上，本发明的石油结蜡调控剂兼具防蜡和降凝的作用，而因其调控机理是在原油中投放能与蜡晶形成共晶并使蜡晶均匀分散的物质，因此，其防蜡和降凝作用不会受到原油中含水高低的影响。此外，该石油结蜡调控剂为油基液体，不会引起粘土膨胀，同时具有无毒、闪点高等优点，大幅提高了使用过程中的安全系数。

进一步，所述稠环芳烃为环烷、蒽或并四苯中的任意一种或多种以任意比例混配的组合物。

本发明的稠环芳烃可选用环烷、蒽或并四苯中的任意一种或多种，上述物质在原油中的溶解度低于石蜡，因此，在原油采出过程中随着温度和压力的降低，上述物质先于石蜡析出，为石蜡的析出提供了大量晶核，使石蜡在上述物质的晶核表面析出。因稠环芳烃分子特殊的化学结构影响了蜡晶的规整排列，使蜡晶的晶核扭曲变形，进而抑制蜡晶进一步发育长大。

进一步，所述梳状聚合物为聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸丙烯酯共聚物或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物中的任意一种或多种以任意比例混配的组合物。

基于悬浮于原油轻质组分中的共晶体石蜡或微晶蜡基团特征，本发明选用的油溶性的梳状聚合物为聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸丙烯酯共聚物或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物中的任意一种或多种，上述物质的主链以烷烃为主，侧链以含有酯基的烷烃，具有与石蜡分子类似的结构和极性基团，在温度较低时，上述物质可与石蜡分子形成共晶，进而抑制蜡晶的继续长大，此外，因上述梳状聚合物的分子链较长，可使形成的小晶核处于分散状态，降低了因晶核相互聚集而变大的几率。

本发明还公开了结蜡调控剂的使用方法，包括以下步骤：

S1、对原油蜡组分进行分析，并根据分析结果确定调控剂配方；

S2、根据所确定的调控剂配方及调控剂加入前后对油品品质的影响，确定调控剂的用量及投加方式。

为获得最佳的结蜡调控剂的使用配方及使用比例，在保证结蜡调控剂具有优良降凝效果的前提下，提高其利用率，本发明还公开了上述结蜡调控剂的使用方法，即首先明确防蜡降凝机理，石油结蜡调控剂可使原油中的石蜡在降温过程中分散形成许多小晶体(直径0.035mm)，进而阻止蜡晶在油管壁和抽油杆上聚集和长大，同时可改变原油中石蜡的结晶形态，使蜡结晶体悬浮在轻质成分中，表观上蜡结晶体的凝固点大幅度降低，结构强度降低，并改善了其低温流动性，从而达到了举升过程中防蜡、管输过程中实现低温输送的目的。在明确防蜡降凝机理的基础上，采用气相色谱法对原油蜡组分进行分析，并根据分析结果确定调控剂配方；然后根据所确定的调控剂的配方及调控剂加入前后对油品品质的影响程度，确定调控剂的用量及投加方式。

进一步，步骤S1具体包括：分析不同区块原油中不同碳链的蜡分子在原油中的分布情况，确定调控剂配方。

不同区块原油中不同碳链的石蜡分子原油中的分布情况，均对调控剂中各组分官能团及各组分的配比有一定的要求，因此，需首先采用气相色谱法对原油中的蜡组分进行分析，以分析不同区块原油中不同碳链蜡分子在原油中的分布情况。

进一步，所述油品品质包括油品屈服值、低温流动性和防蜡率。

不同调控剂的投药浓度，可显著影响油品的屈服值、低温流动性及防蜡率，因此，在实际投药时，需根据油品品质的具体参数，确定调控剂的投加浓度，以在保证油品品质的基础上，实现防蜡、降凝的作用。

进一步，所述投加方式采用连续定量滴加的方式。

研究表明，石油结蜡调控剂在采油井及冷输管线中采用连续定量滴加的投加方式，不仅可以节约防蜡成本，而且可以收到很好的防蜡效果，尤其是对于动液面低、供液不足的油井连续定量加药的方式尤为重要。

上述结蜡调控剂在原油开采中的应用也理应属于本发明的保护范围。

本发明的结蜡调控剂，与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明的结蜡调控剂包括稠环芳烃、梳状聚合物和稳定剂，其中，稠环芳烃在原油中蜡析出之前，预先为原油中蜡的析出提供了多个伪蜡晶核作为蜡的晶核附着点，使石蜡在稠环芳烃的晶核上析出，而蜡晶种的稠环芳烃分子影响了蜡晶的排列，使蜡晶的晶核扭曲变形，既不利于蜡晶继续发育长大，又不利于共晶后的蜡晶继续附着在固体边界上，起到防蜡作用；而梳状聚合物主链或侧链中具有与石蜡分子类似的结构和极性基团，在低温下，梳状聚合物可与石蜡分子形成共晶，不利于蜡晶继续长大，此外，该类聚合物的分子链较长，可使形成的小晶核处于分散状态，不能相互聚集长大，起到抑晶作用；稳定剂可促使稠环芳烃和梳状聚合物能够充分溶解于含蜡原油中，进而更好地发挥上述调控作用。因此，本发明的石油结蜡调控剂兼具防蜡和降凝的作用，并且该调控剂不受原油含水高低的影响，大面积使用也不会影响联合站脱水。此外，该调控剂为油基液体，不会引起粘土膨胀，同时具有无毒、闪点高等优点，提高了使用过程中的安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明套管连续定量加药方式示意图；

图2为本发明原油中不同碳链蜡的色谱分析图；

图3为本发明原油中不同碳链蜡含量的柱状图；

图4为本发明原油加药前后粘温曲线；

图5为本发明加药期间凝固点曲线变化情况示意图；

图6为本发明加药期间结蜡点变化情况示意图。

附图标记说明：

1：加药箱；2：点滴加药泵；3：油井；4：加热炉；5：分离器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

试验例

S1、以某油井为例，分析原油中不同碳链的蜡分子在原油中的分布情况，确定调控剂配方；

即采用气相色谱法，分析某井原油中不同碳链的蜡分子在原油中的分布情况，其中，图2和图3分别为原油中不同碳链蜡的色谱分析图和原油中不同碳链蜡含量的柱状图。

由图2和图3可知，该油井原油中蜡的碳链长度在20～38之间，且C24的直链烃(石蜡)含量最高，蜡主要由C22～C29的蜡所组成。这种原油应采用含有乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的调控剂，并且乙烯-甲基丙烯酸酯的酯基选用C22～C29的直链烃，可与原油中C22～C29的蜡进行共晶。同时在配方中该需加入蒽或并四苯，以对原油中碳链长度在C22～C29蜡以外的蜡进行共晶。当然，针对不同种类原油，还需要通过室内试验来确定最终的结蜡调控剂配方。

由此确定应用于该油井的结蜡调控剂配方为：

乙烯-乙酸丙烯酯共聚物15％、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物15％、稠环芳烃30％、煤油40％。

S2、根据所确定的调控剂配方及调控剂加入前后对油品品质的影响，确定调控剂的用量及投加方式，其中，油品品质包括油品屈服值、低温流动性和防蜡率。

即根据所确定的调控剂的配方以及调控剂的不同加药浓度对油品品质的影响确定调控剂的最佳用量及投加方式。其中，表1为加药前后原油屈服值及粘度的分析数据表，表2为加药前后防蜡率的分析数据表。

表1加药前后原油屈服值及粘度的分析数据表

表2加药前后防蜡率的分析数据表

由表1可以看出，不同的加药浓度对原油屈服值及原油粘度的调控结果是不同的，当加药浓度为1kg/t时，原始凝固点为22.5℃，测试温度为16℃，加药后屈服值从643Pa下降到15.8Pa，下降幅度为97.5％，而加药后粘度为273mPa·s，仅为原始粘度2836mPa·s的9.62％，而当加药浓度为2kg/t时，分散效果较差。与此同时，本发明还采用GF401型石蜡沉积测定仪，测定加药前后结蜡管结蜡情况，由表2可知，当加药浓度为1kg/t时，防蜡率即可达61.12％。由此可确定，该井结蜡调控剂最佳使用浓度为原油日产量的0.1％。

在本试验例中，还研究了原油加药后的低温流动效果，图4为原油加药前后粘温曲线。

由图4可知，当加药浓度为0.6kg/t时，在温度为6℃时，原油粘度可由原来的1576mPa·s降低至56mPa·s。由此可见，本发明的结蜡调控剂可显著提高原油的低温流动性。

为确定现场应用最佳投药方式，进行示踪试验，试验期间在投药量不变的情况下，分别采取每天加药两次和每天加药四次的方式。试验表明，在同等加药量的情况下，药剂的加入次数越多，间隔越小，其防蜡降凝效果越好。因此，结蜡调控剂的加药工艺采用连续定量加药的方式最佳，不仅可以节约调控剂的成本，而且可以收到很好的防蜡效果。尤其是对于动液面低、供液不足的原油井，连续定量加药的方式更为重要。

图5和图6分别记录了加药期间凝固点变化情况及结蜡点变化情况，其中，由图5可知，在投药量不变的情况下，每天加药两次时，采出原油的凝固点在2℃～30℃之间浮动；4月30日开始在投药量不变的情况下，每天加药四次的方式，稳定后采出原油的凝固点在6℃～12℃之间浮动，因此，连续定量加药可使药剂充分发挥其防蜡降凝作用。由图6可知，在5月7日停止加药之后，油井中的结蜡点相对加药期间大幅增加，可见，本发明的结蜡调控剂具有优异的防蜡、降凝的效果。

此外，为评估结蜡调控剂的降凝效果，在本试验例中还测量了调控剂对原油井的降凝幅度及对洗井周期的影响情况。其中，表3为原油井降凝幅度试验结果，表4为结蜡调控剂技术应用情况。

表3为原油井降凝幅度试验结果

由表3可知，向三个区块原油中加药后，降凝幅度均在16℃以上，说明结蜡调控剂对这三个区块的原油有良好的蜡晶分散作用。

表4为结蜡调控剂技术应用情况

由表4可知，七口试验井的防蜡周期均在450天以上，要比本区块的检泵周期280～320天长得多，说明本区块油井只需要连续定量投加结蜡调控剂即可，不需要任何清蜡作业，即可保证油井在检泵周期内正常生产。

上述试验例表明，本发明的结蜡调控剂不仅具有优异的降凝作用，而且具有良好的防蜡效果。并且因其防蜡机理是在原油中投放能与蜡晶形成共晶并使蜡晶均匀分散的物质，因此，其防蜡、降凝效果不受原油含水高低的影响，而且该药剂不含表面活性剂，因此大面积使用也不会影响联合站脱水。此外，该结蜡调控剂为油基液体，不会引起粘土膨胀，同时具有无毒、闪点高等优点，大大提高了使用过程中的安全系数。而通过套管连续定量点滴加药的方式投药，可实现整个区块油井的井筒防蜡，井口到计量站、计量站到转油站、转油站到联合站输油管线全线降凝低温输送。由此，减少了采油泵的日常维护工作，延长了管线的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种石油结蜡调控剂，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：稠环芳烃20-60份、梳状聚合物20-60份和稳定剂10-80份；

所述稳定剂为石油醚、柴油、煤油、石脑油、正庚烷、正己烷或环己烷中的任意一种或多种以任意比例混配的组合物；

所述梳状聚合物为乙烯-乙酸丙烯酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物中的任意一种或两种的组合物。

2.根据权利要求1所述的结蜡调控剂，其特征在于，所述稠环芳烃为环烷、蒽或并四苯中的任意一种或多种以任意比例混配的组合物。

3.权利要求1-2任一项所述结蜡调控剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对原油蜡组分进行分析，并根据分析结果确定调控剂配方，其中，油井原油中蜡的碳链长度在20~38之间，且C24的直链烃含量最高，蜡主要由C22~C29的蜡所组成，选用含有乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的调控剂，且乙烯-甲基丙烯酸酯的酯基选用C22~C29的直链烃；

S2、根据所确定的调控剂配方及调控剂加入前后对油品品质的影响，确定调控剂的用量及投加方式。

4.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，步骤S2中，所述油品品质包括油品屈服值、低温流动性和防蜡率。

5.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于，步骤S2中，所述投加方式采用连续定量滴加的方式。

6.权利要求1-2任一项所述结蜡调控剂在原油开采中的应用。

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