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本文概述了原油中蜡的沉积理论,以及影响蜡析出的各种因素。列举了国内外清防蜡的一般办法和现状。由于每个油田,甚至每个油井的原油组成和性质都存在一定的差异,其含蜡量也不同,因此,针对江汉油田原油的特点,本文设计研制出新型的化学清蜡剂和防蜡剂,具有较大的应用意义和经济意义。具体内容如下:
首先通过对江汉油田的王西11斜-6、广8斜-14、广17斜-3、钟7斜-19B、新115和张港站六口油井的原油进行了原油的含砂量、粘度、凝点、析蜡点、含蜡量、族组分测定分析。结果表明:原油中的不溶物含量均不大,都小于1%;凝点相对较高,分布在25-32℃之间;原油在50℃时的粘度均较小,为13.0-72.0mPa·s,属于正常原油;含蜡量均高于10%,属于高含蜡原油;沥青质含量分布为0.193%-0.300%,沥青质含量很小,胶质为6.90%-12.56%,属含胶(5-15%)原油,饱和烃为51.59%-69.25%,芳烃为10.68%-19.23%。
其次,从“相似相溶”原理和介电常数与极性的关系,以及江汉油田原油特点,筛选出几种和石蜡介电常数接近的试剂,并综合考虑其毒性和价格,确定出清蜡剂的主要组分。根据测定不同体积比的溶剂溶蜡速率来确定清蜡剂DJ的最佳配比,即每10mL溶液中,含有4.08mL苯,4.08mL石油醚,0.82mL汽油,0.51mL乙酸乙烯酯,0.51mL乙醇,其溶蜡速率是0.00668g/mL·min-1。同时,将清蜡剂DJ和市面上销售的几种清蜡剂进行了效果对比,发现清蜡剂DJ的清蜡效果比较好。
最后,根据蜡的结晶理论以及江汉油田原油的特点,研制出了防蜡剂St-2。防蜡剂St-2是以甲基丙烯酸十八酯、乙酸乙烯酯和苯乙烯为单体,采用乳液聚合来合成的三元聚合物,同时对单体的摩尔比和实验条件进行了正交实验,确定出最佳实验条件。结果表明:单体摩尔比为n(甲基丙烯酸十八酯):n(苯乙烯):n(醋酸乙烯酯)=4.5:4.5:1,乳化剂用量为反应单体总质量的2.5%,引发剂用量为反应单体总质量的0.25%,反应温度为60℃时,合成出的防蜡剂防蜡效果较好。但是和市面上常见的防蜡剂相比,防蜡效果不理想。因此,进一步改变实验内容合成了防蜡剂SASt-N。防蜡剂SASt-N是以丙烯酸十八酯,苯乙烯和单体N为单体,采用溶液聚合合成的三元共聚物。通过正交实验探讨了反应物的摩尔比、引发剂加量、反应温度、反应时间对产物性能的影响。当单体摩尔比为n(丙烯酸十八酯):n(苯乙烯):n(单体N)=3:1:1,引发剂用量为反应单体总质量的1.5%,反应温度为80℃,反应时间6h时,合成出的防蜡剂SASt-N防蜡率达到66.667%。与目前市面上销售的防蜡剂的防蜡率(20%-70%)相比,防蜡剂SASt-N效果较理想。并采用红外光谱对防蜡剂进行了表征,结果表明该防蜡剂基本符合目标产物。