降凝降黏劑改善高凝原油流動性的研究進展

鄒 瑋，劉 坤，廉桂輝，趙逸清，董海海

(1.中國石油新疆油田公司勘探開發研究院;2.中國石油新疆油田公司采油一廠:新疆克拉瑪依 834000)

我國絕大多數原油屬于高凝原油，據統計，含蠟量大于10%的原油產量約占全國原油總產量的90%，其特點是含蠟量高、凝固點高、黏度高，流變性復雜，其表觀黏度和凝固點遠高于普通原油。我國高凝原油資源豐富，重點分布在大慶、勝利、河南、冀東、新疆等油田。隨著高凝原油開采新技術的不斷發展，其產量將逐年增加。但高凝原油因常溫為固體形態而造成運輸工藝復雜，成本高，且易附著在管壁上形成凝膠，阻塞管道易造成安全隱患［1］。

國內外對高凝原油的降凝降黏效果和流動特性已進行了大量的研究，也取得了一定的成果。目前對高凝原油的降凝方法主要有:物理方法和化學方法，物理方法存在諸多不足，如能耗大、成本高和停輸再啟動困難等問題;化學方法中乳化降黏法和懸浮輸送因需大量的水，在西部等偏遠地區難以實現?；瘜W方法中應用較廣泛的是向原油中添加化學降凝劑，以降低原油凝點和改善原油低溫流動性，該方法以低能耗、成本少、效率高和易操作等顯著優勢備受人們關注［2］。

1 降凝降黏劑對原油流動性的改善

目前，國內外科研院校和油田生產單位對降凝降黏劑的研究取得了較大進展，研制出了一批高效降凝降黏劑，并在原油生產和輸送中得到廣泛運用。

勝利油田和中原油田原油瀝青質和膠質含量分別為25%和31%，含蠟量分別為7.85%和21.50%，是典型的高凝原油。美國Arco公司研制的PLC－102型流動改進劑對勝利油田和中原油田高凝原油起到了很好的降黏作用，在30℃時對原油的降黏率達50%［3］。

ESSO公司在歐洲的鹿特丹長距離管線上對利比亞原油進行了試驗，加入降凝劑，濃度為0.12%，原油凝點從24℃降至0℃，解決了原油在長距離管線中輸送難題［4］。

楊飛等［5］以青海原油為油樣，考察了乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(EVA)對高凝原油的降凝效果，結果表明，EVA降凝劑具有良好的降凝效果，青海原油凝點由33℃降至28℃。

劉鵬等［6］研制的表面活性劑GA8－4－8用于現河稠油的乳化降黏，降黏率高達99%以上，且對原油起到了超低界面張力的作用，對稠油流動性的改善明顯。

盤錦油田的原油，其凝點高(28℃)，蠟含量為21.04%，膠質和瀝青質含量為15.8%，龍小柱等［7］根據盤錦原油的性質，研制了以甲基丙烯酸、十四醇、馬來酸酐為原料的ME/TA/MA共聚物降凝降黏劑，并將合成產物與盤錦原油按質量比0.23∶100加入到原油中，凝點由28℃降至15℃，黏度降低了61.33%，降凝降黏效果顯著。

大慶原油瀝青質和膠質含量為27.0%，含蠟量為26.20%，凝點為32.5℃，是典型的高凝原油。張明陽［8］針對大慶原油制備了聚(甲基丙烯酸十八酯－二乙烯基苯－乙酸乙烯酯)降黏劑(SDV)，并確定最佳工藝條件，在加量250 μg/g條件下對大慶高凝原油降黏率達37.2%，且降黏穩定性較好。

河南油田原油瀝青質和膠質含量21.55%，含蠟量31.60% ，凝點37℃，屬典型高凝高黏原油，且原油物性和流變性均較差。廖輝等［9］針對河南原油性質從BEM、EVA和系列降凝降黏劑中篩選出YG－1，在熱處理溫度65℃，加量50 mg/L下，使原油凝點降低了15℃，黏度由1 770.0 mPa·s降至608.2 mPa·s，解決了原油常溫輸送的難題。

勝利油田太平、英雄灘、邵家等油田原油含蠟量21.30%，膠質含量 23.8%，瀝青質含量25.6%，屬高含蠟、高膠質、高瀝青質原油，同時原油黏度大(5 000～15 000 mPa·s)，凝點高。李祥國［10］針對該油田原油特性研制了FJN－6防蠟降凝劑，優選了SJN－1降黏劑。室內試驗表明，FJN－6防蠟降凝劑可降低原油凝點11℃ ，防蠟率達72.3%，SJN－1降黏劑降黏率達98% 以上。將此降凝降黏劑用在生產井筒和輸送管線中，很好地解決了該油田原油開采及輸送的難題。

新疆油田原油為典型高凝原油，30℃下含水原油黏度 7 500 mPa·s。苑新紅等［11］針對新疆油田采油二廠73552井高凝油，優選出DM系列降黏劑，現場試驗中顯著降低了原油黏度，降低了原油開采成本。

2 復配降凝降黏劑研究現狀

近年來，為提高降凝劑的改性效果，將2種或多種降凝劑進行復配使用。研究表明，復配降凝劑具有協同增效作用，應用范圍較廣，在達到相同的降凝效果時所需加量較少。其原理是根據原油中的蠟含量、蠟分子中碳原子數分布范圍、原油類別，選擇幾種主碳鏈不同的降凝劑或不同極性側鏈的降凝劑，按適當的質量比復配可得到適用范圍較大的降凝劑，以滿足組成復雜的原油和油品的降凝需要［12］。降凝劑復配還可以是降凝劑與表面活性劑、降凝劑與一些助劑溶劑等之間的復配，從而使易凝高黏原油得到更好的降凝降黏效果。對于單一降凝降黏劑，復配降凝降黏劑是一種提高原油降凝劑使用范圍、提高使用效果的有效途徑。

郭淑風等［13］以烷基馬來酰亞胺為接枝單體與EVA進行接枝反應合成的降凝劑(加劑量為100 mg/kg)，對大慶原油進行加劑處理后，凝點降低了15℃。

冀東海上原油含瀝青質及膠質3.49%，含蠟量高達28.16%，凝點為28 ℃，王桂杰等［14］以甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、馬來酸酐、醋酸乙烯酯、EVA為原料研制的降凝劑加量為50 mg/L時，可將此原油凝固點從28℃降至13℃，加量為60～100 mg/L時，降凝幅度可達19～20℃。

彩南原油是一種典型的高凝原油，蠟含量17%～21%，膠質含量 1.60%，瀝青質含量0.29%。胡云霞等［15］以EVA、正構烷烴和表面活性劑復配了一種復合型降凝降黏劑CN，它具有較好的油溶性，通過最佳加劑條件篩選，彩南原油加入100 mg/L降凝劑CN后，其凝固點由17℃降至4℃，15℃時黏度由 3 105 mPa·s降至31.0 mPa·s，降凝降黏效果顯著。

勝利油田原油含瀝青質及膠質27.22%，含蠟量達18.25%，凝點高達43℃，為典型的高凝原油，張拂曉等［16］以丙烯十八酯、馬來酸酐和醋酸乙烯酯的胺解改性物MAVA和EVA復配，制得高凝原油降凝劑，在加量為400 μg/g下，使勝利油田原油凝點下降了11℃。

王景昌等［17］在甲苯溶劑中將丙烯酸十八酯、馬來酸酐、苯乙烯按6∶1∶2聚合，合成產物分別用十八胺和十八醇進行醇解和胺解，得到2種產物并將其按照3∶1進行復配，得到的復配降凝劑降凝降黏效果均優于單一降凝劑，可使大慶油田原油凝點降低15℃，黏度降低58.38%。

3 目前存在問題及發展方向

由于原油組分異常復雜，且每一種原油的類型、含蠟量及蠟分子中碳原子數的分布等均不同，使原油對降凝劑具有很強的選擇性，只有與原油相匹配的降凝劑能起到增效作用［18］。因此，目前降凝降黏劑對高凝原油流動性的改善存在以下問題:

1)降凝降黏劑改善高凝原油流動性效果不理想。目前中國國內對高凝原油的降凝效果展開了廣泛的研究，但凝點大于40℃的高凝原油的降凝劑產品對原油的降凝和流動性的改善效果不是很理想。

2)降凝降黏劑適應范圍單一，針對性強。某一種降凝劑并非對所有原油普遍適用，也就是說對某種原油只有選擇與其相匹配的流動性改進劑，才能改善流動性能。

針對以上問題，應加深對降凝降黏機理的認識，找到降凝降黏劑改善高凝原油流動性的關鍵和機理對降凝降黏性能的影響規律，以指導新型高效和具有廣譜適應性的降凝降黏劑的開發。同時加強降凝劑間和降凝劑與其他功能性組分間的復配研究，掌握提高降凝降黏效率的復配規律，對不同原油可通過采用不同類型和不同相對分子質量的降凝劑組分的復配，配制適宜的降凝劑產品，從而大大提高對不同油田的適應性。

［1］張付生，謝慧專，董麗堅.原油降凝降粘劑在原油開采和集輸中的應用［J］.精細石油化工，1999，16(6):28－30.

［2］ 趙福林.油田化學［M］.東營:中國石油大學出版社，2007:278－283.

［3］陳國群，張帆，張勁軍，等.含蠟原油凝點附近的膠凝特性［J］.油氣儲運，2004，23(8):28 －31.

［4］Castro L V，Vazquez F.Copolymers as flow improvers for Mexican crude oils［J］.Energy ＆ Fuels，2008，22(6):4006 －4011.

［5］楊飛，李傳憲，林名楨.乙烯－醋酸乙烯酯共聚物對含蠟原油降凝效果評價［J］.中國石油大學學報:自然科學版，2009，33(5):108 －113.

［6］劉鵬，唐善法，何宏，等.現河稠油乳化降粘劑體系的室內研究［J］.應用化工，2013，42(4):692 －695.

［7］龍小柱，張爽，王肖肖，等.共聚物ME－TA－MA的合成及對盤錦原油的降凝降粘作用［J］.化工科技，2013，21(3):39－43.

［8］張明陽.新型稠油油溶性降粘劑的合成與評價［D］.山東:山東大學，2014.

［9］廖輝，唐善法，雷小洋，等.高蠟原油管輸用高效降凝劑的篩選及降凝降粘性能評價［J］.精細石油化工進展，2013，14(4):21－24.

［10］李祥同.化學防蠟、降凝、降粘復合工藝在勝利高凝高粘油田的應用［J］.石油天然氣學報，2007，29(3):146 －148.

［11］苑新紅，黨智龍.克拉瑪依油田稠油降粘劑的研究與現場應用［J］.化學工程與裝備，2013(12):86－88.

［12］Hafiz A A，Khidr T T.Hexa－ triethanolamine oleate esters as pour point depressant for waxy crude oil［J］.Journal of Petroleum Science and Engineering，2007，56(4):296 －302.

［13］郭淑鳳，關中原，胡星琪，等.EVA接枝共聚物的合成及其降凝性能評價［J］.西南石油大學學報:自然科學版，2009，31(6):143 －147.

［14］王桂杰，倪銀，師宗國，等.冀東油田海上導管架降凝劑的研究與應用［J］.石油化工應用，2011，30(7):20 －21.

［15］胡云霞，奚惠民，楊濤，等.加劑彩南原油的流變性研究［J］.新疆大學學報:自然科學版，2003，20(1):101 －104.

［16］張拂曉，方龍，聶兆廣，等.高凝原油降凝劑的制備及其降凝機理［J］.石油學報:石油加工，2009，25(6):801 －806.

［17］王景昌，趙建濤，杜中華，等.高凝點原油降凝劑的研制與復配［J］.石油化工高等學校學報，2011，24(5):14 －16.

［18］Ghosh P，Das T，Nandi D.Synthesis of copolymers and homopolymers of methyl methacrylate and styrene and studies on their viscometric properties in three different solvents［J］.Res J Chem Environ，2009，13:17 －25.