采油用降凝剂的研发与应用

采油用降凝剂的研发与应用

朱琳

天津大港油田 滨港石油科技集团有限公司 天津 300280

摘要：由于我国石油资源日益丰富，各类型石油的物性差别很大，已有的降凝剂在适用范围及效果上已很难满足实际需要。因此，研发通用、高效、经济、环境友好的新型降凝剂是目前世界各国关注的焦点。基于此，本文对采油用降凝剂的研发与应用进行研究，以供相关人士参考。

关键词：采油；原油；降凝剂；研发应用

目前，国内大部分油田所产原油都是高凝点、高粘度、高含蜡的蜡质类原油。在低温条件下，随着温度的降低，在降温的同时会产生大量的蜡晶，并逐渐扩大其所占的面积，最后形成空间网状结构，这不仅会降低原油的流动性能，还会引起管道堵塞等事故。这不但给原油的运输、加工和储存造成巨大的压力，而且还增加了加工费用。因此，如何降低原油的冷凝温度，提高其低温流动性能，对石油工业生产具有十分重要的意义。

1降凝剂的种类

1.1表面活性剂型降凝剂

目前开发得比较成熟和常用的降凝剂有石油硫酸盐型和聚氧乙烷基胺型。我国石油勘探开发研究院自主研发了一种具有良好降凝效果的新型聚合物表面活性剂 WHP （乙烯-乙酸乙烯-乙烯醇-三元共聚物），具有良好的降凝效果和广泛的应用前景。李美蓉等人在对 WHP降凝剂对高蜡稠油的影响进行了研究，结果表明， WHP降凝剂可以使蜡晶的尺寸、形貌和聚集度发生变化，使蜡晶的表面特性发生变化，使蜡晶不能形成精细的三维网状结构。

1.2共聚物型降凝剂

通常使用的聚合物类降凝剂是一种具有极性和无极性两种性质的聚合物。非极性官能团（如长链烷基）可通过共晶、吸附、成核等机制发挥降凝效应，而极性官能团（如酯类、马来酸酐等）可通过影响蜡晶形态，抑制蜡晶长大而发挥降凝效应。这两种材料协同作用，可以有效地阻止分子间的聚合，使其在较低温度下具有良好的流变性能。

丁丽芹等采用Salen-Ni络合物作为催化剂，合成了聚甲基丙烯酸乙酯降凝剂，其质量含量为1.5%时，可以将柴油300-340℃的冷凝温度降低5-10℃，而润滑油380-400℃的冷凝温度则可以降低2-6℃[1]。杨飞等人对长庆和青海地区的含蜡原油进行了降凝试验，结果表明：添加 EVA降凝剂后，原油中的蜡晶颗粒变大，聚集倾向显著，结构致密，可以大量释放液体，提高含蜡原油的低温流变性能，如能投入生产，将会产生巨大的经济效益[2]。

1.3复配型降凝剂

单种降凝剂效果较差，复合降凝剂能将两种以上降凝剂的降凝机制结合在一起，使其应用范围更广，且具有更好的降凝效果。李鑫源等人基于对 Neem油田原油物理性质的研究，将 EVA与丙烯酸类高分子复合制备成复合降凝剂，并进行了瓶试实验，获得了8-9℃降凝剂降凝效果最佳的复合降凝剂[3]。

2原油降凝剂的研发与应用改进方向

2.1深入研究降凝机理

采用原油流变学、胶体化学和热力学等方法，对其进行系统研究，将为进一步研究石蜡晶体和降凝剂之间的相互作用提供新的思路。

2.2研制新型降凝剂

尽管国内在石油类降凝剂的应用上起步比较晚，但近年来已取得长足的进展，并产生了可观的经济效益，具有一定的经济可行性。目前，国内大部分油田所使用的降凝剂仍然是传统的降凝剂，其降凝效果受到原油组成、添加剂量、热史和剪切史等多方面的影响。因此，寻找一种新的、通用的降凝剂成为当前的热点。

2.2.1纳米降凝剂

纳米降凝剂除具有良好的降凝作用外，还具有降低原油粘度、降低原油屈服强度的作用，而且它还具有稳定的作用效果，可以有效地避免传统降凝剂的缺陷，因此它的效果要好得多，而且它的使用用量也要小得多，成本也要低得多。Alsabagh等人已成功合成出纳米级的降凝剂，并发现其能被石蜡链吸附并发生再结晶，从而影响到蜡晶的尺寸及形态，同时还发现其存在非均一形核机理[4]。纳米粒子为蜡晶提供非均一形成核位点，赋予蜡晶荷电，产生强大的静电排斥力，抑制蜡晶网状结构，进而提高蜡晶的流变性能。孙征楠研究开发出一种基于大庆油田高蜡油-聚甲基丙酸酯类-纳米二氧化硅-聚甲基丙烯酸酯类复合降凝剂，该降凝剂具有良好的有机相降凝效果，在300×10-6的最佳添加量下，可将15%蜡油凝点下降19℃；通过与 EVA的溶液混合，得到了 EVA与NanoSiO2的复合降凝剂[5]。

2.2.2接枝共聚型降凝剂

有学者合成了一系列带有特定侧链的 EVA接枝聚合物。采用马来酸酐为原料，与高碳酸胺为接枝基，与 EVA与烷基马来酰亚胺进行交联，得到的 EVA对大庆原油具有更好的降凝作用。接枝共聚能有效地提高降凝剂的降凝性。

2.2.3多支链、空间结构对称型降凝剂

已有学者通过对不同分子结构的星型降凝剂在石油中的应用进行了研究，发现其降凝效果与支链长度、支链碳数及空间分布等因素密切相关。通常情况下，增加支链长度，增加支链碳数，且具有规整空间结构的降凝剂具有较好的降凝效果，降凝剂对石油中蜡的溶解效果与表面活性剂相似

2.2.4复配型降凝剂

复配型降凝剂综合了多种溶剂的特性，能使其降凝效果更好，比单独使用一种降凝效果显著。本发明还可以与降粘剂、分散剂及其它流动性改进剂配合使用，从而达到一次完成对原油的改性，扩大了降凝剂的应用范围。其中，复合表面活性剂降凝作用是目前最受关注的问题。

2.3化学与其他领域协同降凝技术

（1）在较低温度下，磁场和降凝剂对原油的流变性有较好的影响。磁性降凝技术的原理是通过引入磁性力矩来抑制蜡晶，从而达到降低原油凝点的目的。在具体实验中，考察了磁场和纳米降凝剂的联合效应，结果发现：在磁场作用下，含蜡原油系统中有大量的蜡晶沉淀和密集的团聚现象；通过对蜡晶进行磁场处理，使其弥散分布更加均匀，同时，通过磁场与纳米降凝剂对其进行协同改性，消除其团聚现象，防止其形成三维网状结构，并在此基础上，释放出大量凝结油，达到降低其屈服应力的目的。

（2）为了提高石油的低温流动性，采用了超临界二氧化碳处理装置。在此基础上，通过对长庆原油的超临界CO2和原油混相的混合处理，研究了UHCO2对长庆原油中 EVA降凝剂的作用，发现UHCO2可以强化 EVA降凝剂-结晶蜡的交互作用，形成更致密的蜡晶，从而提高 EVA降凝剂-溶解度，提高长庆原油的低温流动性能。

3结论

综上，由于降凝剂的降凝效果会受到很多因素的影响，而且原油对降凝剂具有很强的选择性，因此，在此基础上，建议相关企业应该深入研究降凝剂的作用机制，并开展化学和其它领域的协同降凝技术等，从而为降凝剂的研究奠定一定的理论基础。

参考文献：

［1］丁丽芹，念利利，李孟阁，等． Salen － Ni 配合物催化合成聚甲基 丙烯酸十二酯降凝剂［J］． 石油学报： 石油加工，2020，36 （ 2） ： 308 － 314．

［2］杨飞，李传宪，林名桢． 乙烯 － 醋酸乙烯酯共聚物对含蜡原油降 凝效果评价［J］． 中国石油大学学报： 自 然 科 学 版，2009，33 （ 5） ： 108 － 113．

［3］李鑫源，刘拥政，齐羽佳，等． 苏丹 Neem 油田原油降凝剂的研 制及应用［J］． 当代化工，2020，49（ 2） ： 462 － 466．

［4］Alsabagh A M，Betiha M A，Osman D I，et al． Preparation and evaluation of polymethyl methacrylate-graphene oxide Nano-hybrid polymers as pour point depressants and flow improvers for waxy crude oil［J］． Energy ＆ Fuels，2016，30（ 9） ： 7610 － 7621．

［5］孙征楠． 纳米复合原油降凝剂的制备及性能研究［D］． 大庆： 东 北石油大学，2018．