高分子防蜡剂结构及影响防蜡效果的因素.pdf

42 精细石油化工进展第7卷第6期 ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS 高分子防蜡剂结构及影响防蜡效果的因素张启根陈馥蔡新明(西南石油大学化学化工学院,成都610500) 摘要阐述了蜡的沉积机理和高分子防蜡剂的防蜡机理,并对高分子防蜡剂的结构特点和影响防蜡效果的因素进行了综述。分析了高分子防蜡剂的相对分子质量分布、极性基团含量、碳数匹配原则、原油中组分等在防蜡过程中的作用,结果表明,高分子防蜡剂的防蜡效率不仅与自身分子物理化学性质有关,而且还受原油中组分的影响。关键词高分子防蜡剂防蜡机理防蜡效率结构一般来说,原油中都含有一定量的蜡,在地层中蜡通常以溶解状态存在;然而在开采过程中,当原油从地层流入井底再上升到井口这一过程中, 由于压力和温度的降低,及轻质组分的不断逸出, 减小了原油对蜡的溶解度,蜡就以晶体的形式不断析出,沉积于井下装置、油管及地面储存设备中,从而导致油井产量不断下降,给输送带来极大困难,甚至造成危害。因此,油井防蜡是保证含蜡油井正常生产的一项十分重要的措施。多年来,各大油田针对不同性质的原油相继研制出多种防蜡剂,并取得了明显的效果。常见的防蜡剂有稠环芳烃、表面活性剂与高分子聚合物3大类。由于高分子防蜡剂独特的结构特征, 易根据原油中蜡的极性和非极性物质的组合,调整高分子链中极性和非极性基团的比例,设计出适用于不同含蜡原油的高分子防蜡剂。高分子防蜡剂使用浓度低,而且可以是固体,将其置入地层(如压裂时由压裂液带入地层)或井底(以防蜡棒形式)可在较长时间内起作用。目前高分子防蜡剂已经成为研究的热点问题,本文根据国内外文献资料,综述了蜡的沉积机理、高分子防蜡剂的防蜡机理,高分子防蜡剂的结构特点及对防蜡效果的影响。 1蜡的沉积机理目前,对蜡的沉积机理尚不完全清楚,存在多种解释理论,主要有溶解度理论、结晶理论。溶解度理论认为:不同原油体系中,蜡的碳数分布范围是不同的;且蜡在原油中溶解量是由蜡在原油中的溶解度控制的。1988年,Weingarten 根据二元理想溶解理论,并由实验数据提出新的蜡溶解模型?1: ,n耻半(去一击) 式中:x。。——液相中饱和石蜡摩尔分数; R——气体理想常数; △^——蜡溶解潜热,kJ/kg·mol。由上式可以看出,表示蜡溶解能力的x。。是温度r的函数。结晶理论认为,原油中蜡析出是以结晶方式出现,当原油温度降到析蜡点时,蜡晶体开始形成,带长链的极性高分子在冷却结晶过程中进入蜡晶体结构中与蜡形成共晶,而带有极性基团的高分子被吸附于蜡晶的表面,使蜡晶聚集而沉积。根据结晶理论,石蜡沉积分为3个阶段:晶核形成、晶体成长、晶体连接形成网状结构。结晶理论也是高分子防蜡剂防蜡的理论依据。 2高分子防蜡剂在原油中的防蜡机理高分子防蜡剂的防蜡机理主要是蜡晶改性理论,即改变蜡的结晶形态。原油中若有蜡晶析出, 就能聚集长大,形成网状结构使原油凝固(失去流动性)。高分子防蜡剂分子中既有与蜡分子相同的基团(碳数匹配原则),又有与蜡分子不同的基团。此防蜡剂加入原油中可改变蜡的结晶形态, 使蜡晶不能聚集长大形成网状结构、不易沉积,而易被油流带走【2】。所以能降低原油的凝固点和表观粘度,从而改进原油的流动性,达到防蜡效果。关于蜡晶的改性理论有分散理论、吸附理论、共晶理论,吸附理论发展较早,但目前较多研究倾收稿日期:2006—