油井固体防蜡剂的性能研究

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  摘要:油井在开采过程中,结蜡会使油流通道缩小,增加抽油杆的上行、下行阻力,负荷增加,若清蜡不及时,结蜡严重会使抽油杆卡死在油管中,甚至造成抽油杆断裂事故。目前常用的清防蜡技术有热洗、化学清防蜡、电热杆清蜡、机械清蜡、磁防蜡、超声波防蜡等技术,化学清防蜡因使用方便,应用效果好,成为油井清防蜡的常用技术。固体防蜡不必频繁加药,操作简单,降低工人劳动强度,但固体防蜡剂对蜡质组分、温度的针对性也较强。某油田的X区块结蜡周期30~50d,碳数集中在C10-C51之间,含有较多的高碳蜡,高碳数蜡质主要以针型晶体析出,蜡晶细小,对油质组分结合力强,在较高温度下形成晶核,晶核比表面能高,形成强大的网状结构,难以清除。针对X区块结蜡特征,通过优选防蜡剂主剂、优化固体防蜡剂配方,研制出了防蠟效果好并可以在原油中缓慢释放的固体防蜡块。
  关键词:油井;固体防蜡剂;性能研究
  几乎所有油井都面临着结蜡给生产带来的不利影响,文章借鉴了附近区块的室内实验及现场试验情况,对油田的清防蜡工作具有一定的现实指导意义。
  一、固体防蜡剂的试验方法
  1防蜡剂的制备
  ①防蜡剂A的合成
  首先进行丙烯酸十八醇酯的合成及处理,然后将反应单体丙烯酸十八酯和马来酸酐及溶剂甲苯加入250mL的四口烧瓶中,通氮气30min,加热搅拌,待马来酸酐全部溶解后,继续升温至反应温度,用滴液漏斗缓慢向瓶中滴加BPO的甲苯溶液,滴加完毕恒温反应一定时间。反应结束后,先减压蒸馏除去溶剂,再用无水乙醇沉淀,产物放入真空干燥箱中,60℃下干燥24h,即得防蜡剂A。
  ②防蜡剂B的合成
  用上述制备的共聚物A、高碳脂肪胺(C12胺)及适量的甲苯溶剂,加热搅拌,当反应物全部溶解后,加入适量的催化剂对甲苯磺酸,升温至反应温度,恒温反应至分水器中的集水量不再增加时终止反应。得到的产物经减压蒸馏除去溶剂后冷却至室温,用无水乙醇沉淀提纯产物,用稀NaOH溶液中和产物中的酸,水洗至中性,真空干燥,得到不同碳链长度的酰胺化改性的原油降凝剂B。
  ③防蜡剂C的合成
  将反应单体丙烯酸十八酯、马来酸酐、醋酸乙烯酯按一定摩尔比及溶剂甲苯加入250mL的四口烧瓶中,通氮气30min,加热搅拌,待全部溶解后,继续升温至反应温度,用滴液漏斗缓慢向瓶中滴加BPO的甲苯溶液,滴加完毕恒温反应一定时间。反应结束后,先减压蒸馏除去溶剂,再用无水乙醇沉淀,产物放入真空干燥箱中干燥24h,即得防蜡剂C。
  2固体防蜡剂溶液的制备
  称取5g固体防蜡剂和45g0#柴油放入100mL细口瓶中,将细口瓶置于80℃的水浴中,直至固体防蜡剂完全溶解,配制成10%的液体防蜡剂。
  3防蜡率测试
  防蜡率测试步骤如下:①在两个1000mL烧杯中各加入10gX-1井蜡样及400gX-1井油样,加热至70℃,使蜡样完全溶解,在其中一个烧杯中加入某浓度的防蜡剂,并充分混合,另一个烧杯为测试的空白液;②将清洗烘干过的结蜡管冷却至室温后称量,精确至0.0001g,然后安装在原油动态结蜡率测试仪中;③调节样品室温度55℃,结蜡室温度20℃,循环时间30min;④开启仪器运行,记录结蜡后的结蜡管质量,计算防蜡率。
  4防蜡剂对不同碳数的防蜡率测试
  ①依据1.2.2测试空白结蜡量m1,加入一定浓度防蜡剂后的结蜡量m2;②依据标准SH/T《石油蜡正构烷烃和非正构烷烃碳数分布测定方法(气相色谱法)》,对加入防蜡剂后的沉积蜡样进行碳数分布测试;③计算碳数n所占的百分比fn,则碳数n的沉积量mn=m2×fn,则防蜡剂对不同碳数的防蜡率h=(m1n-m2n)×100/m1n。
  5粘温曲线测试
  取1.2.2所制油样,依据石油行业标准SY/T0522-2008《原油析蜡点测定旋转粘度计法》,在ARR550旋转流变仪平台加上定量样品,设置原油粘温曲线的降温速率为0.2℃/min,剪切速率150s-1,测试温度从55℃开始到15℃由高到低降温,测试原油粘温曲线,析蜡点可根据原油粘温曲线开始发生转折处确定。
  6防蜡块成型室内实验
  将配方中的各药剂按一定的比例混合均匀加入到模具中,在高温下(130—170℃)进行混炼,形成均一混合物,2h后冷却成型。
  7防蜡块溶解速率测试
  切取厚度为0.2—0.5cm的圆柱状防蜡块薄块,称重;在烧杯中加入600mLX-1原油,将固体防蜡薄块固定在支撑杆上,完全浸入油样,放入高温高压釜内;保持釜内压力5MPa和温度(60±0.5)℃,72h后试验结束,记录防蜡块溶解情况。
  二、油田现场应用情况
  近年来、采油J厂、S厂、Y油田均有应用固体防蜡技术,取得了较好的使用效果,考虑到我公司区块的原油物性与采油J厂相近,因此,调研了采油J厂的现场应用情况。采油J厂为了更好地应用固体防蜡技术,从X油田选取两口井油样进行室内实验:
  由室内评价实验中看出,在65℃加药情况下原油降凝幅度达到5-8℃,降凝幅度较大,2015年在X油田两口抽油机井上进行了固体防蜡技术现场试验。D38-86井于8月15日进行杆式固体防蜡试验。X油田地温梯度4.3℃/100m,固体防蜡剂最佳适用温度65℃。下入前该井日产液1.9t,加药周期30天,加药量200Kg。下入固体防蜡管后有效期562天,期间未采取加药和热洗清防蜡措施。D76-斜90井于2015年6月16日进行压裂与堵水相结合试验。由于受堵水工艺管柱的限制,该井无法采取清防蜡措施,3个月后蜡卡。为此,在封隔器下部安装固体防蜡油管,解决该井清防蜡问题。下入固体防蜡管后有效期598天,期间未采取加药和热洗清防蜡措施目前、采油J厂X油田现场应用固体防蜡降凝剂34口井,均在有效期内,平均有效期达到347天。T1、T105区块与X油田原油物性相近,因此、可以参考固体防蜡降凝剂在X油田现场试验的效果。
  三、结论与认识
  (1)可行性分析表明,固体防蜡技术原理可行,综合效益优于热洗和化学清防蜡;
  (2)固体防蜡技术不受地面及井筒环境影响,可实现持续防蜡的作用;
  (3)固体防蜡技术现场施工简单、方便,适用于一体化堵水井、及无法采取其它清防蜡措施的井。
  参考文献:
  [1]李朋,等。固体防蜡器现场应用效果的评价方法探讨[J].化工管理,2016.
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