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高效液体降凝剂的研制与应用编写：闫强伟翁华涛审核：马勇西安长庆化工集团目录前言.......................................................................11.降凝剂的研究概况.........................................................11.1国外原油降凝剂研究概况..............................................11.2国内原油降凝剂研究概况..............................................12．降凝剂的作用机理........................................错误!未定义书签。3．实验部分................................................................23.1降凝剂的基本组成....................................................23.2高分子聚合物的选择..................................................23.3降凝剂中三元聚合物的比例.............................................43.4表面活性剂的复配....................................................53.4.1表面活性剂的筛选.............................................53.4.2复配比例的确定...............................................63.5油相的确定..........................................................63.5.1溶解速度.....................................................63.5.2降凝效率.....................................................73.5.3自身凝点.....................................................74．降凝效果评价............................................................74.1室内评价试验........................................................74.2评价试验...........................................................85．现场使用情况............................................................86．结论....................................................................9液体降凝剂的研制与应用马勇闫强伟翁华涛摘要本文介绍了高分子聚合物JN-1通过和表面活性剂KY-2复配保证了原油降凝效果，同时降低了降凝剂自身凝点。通过现场使用结果表明:该降凝剂在长庆油田第二输油处中添加200ppm（有效含量45ppm）时,原油凝固点由19℃下降到10℃,粘度降低70%以上，有效的降低了燃料动力的消耗，使用效果良好。关键词降凝降粘表面活性剂复配前言：原油是含石蜡烃类混合物,原油含蜡量越高,其凝固点越高。给石油的开采和输送带来很多困难。高含蜡原油接触到临介浊点,表面即产生蜡沉积,附着在管壁使采油、输油能力下降,严重会造成堵塞,成为石油开采必须解决的难题。长庆油田原油含蜡相对较低，约10%～20%，原油凝点也集中在15～22℃，目前对含蜡原油还多采用加热加压输送方式,但这样既浪费能源又要增加设备投资。为此,长庆化工有限责任公司研制了降凝剂JN-1。在原油外输中,在低浓度下使原油中石蜡结晶分散、改变结晶生长方式,因而降低原油凝固点、增加流动性、减少蜡沉积，从而达到常温输送,节约能耗,产生巨大的经济效益。1．降凝剂的研究概况1.1国外原油降凝剂研究概况降凝技术最早始于1931年，Davis用氯化石蜡和萘通过Fride-craft缩合反应，合成了人类最早应用的降凝剂，即paraflow。此后降凝剂的开发与应用有了很大的发展，其中大部分以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，苯乙烯-马来酸酐共聚物，丙烯酸酯均聚物或与其他单体的共聚物为主要成分的复合型及共聚型的降凝剂。近年来，大量采用引入第三种单体合成的三元共聚物，第三种单体有马来酸酐，甲基丙烯酸酯，苯乙烯，胺类化合物等。国外主要的降凝剂型号有EVA、ECA、Paradyne-70等，生产降凝剂的厂家有Exxon石油公司、美国康诺公司、Esso公司等[1]。1.2国内原油降凝剂研究概况我国对降凝剂的研究起步较晚，自20世纪50年代初期开始了对降凝剂的研究，主要是润滑油降凝剂的研制与生产，60年代才开始柴油降凝剂的研究。但近年来取得了突破性进展，研制了多种系列的降凝剂，建立了具有一定技术基础和生产能力的降凝剂生产基地。2、降凝剂的作用机理原油的降凝是非常复杂的物理化学变化过程，首先需要将原油加热到原油中蜡质可溶化的温度≥60℃（原油中蜡质大部分为58#石蜡），将降凝剂加入原油中，降凝剂中的非极性基团与蜡结构相似，进入蜡晶晶格，并取代蜡分子的晶核，导致蜡晶的结构发生变化。分子中的极性基团与胶质,沥青质中的极性基形成更强的氢键,以破坏胶质,沥青质分子的平面堆砌,形成无规则堆砌,结构变得松散,有序化程度降低,从而达到降凝与降粘的双重效果[2]。在原油降温过程中，随温度下降，碳数较高的蜡不断析出，与降凝剂共晶后的蜡晶不断生长，降凝剂虽然不能抑制蜡的析出，却能将呈板状或针状改变成球状，使蜡晶粒间粘结成三维网络状结构的能力变弱，以此达到改善原油低温流动性能，降低冷凝点的作用。3、实验部分3.1降凝剂的基本组成降凝剂是由JN-1、表面活性剂、有机溶剂三部分组成的。JN-1是降凝剂的支柱，降凝剂效果好坏基本上是由高分子聚合物的降凝效果决定的，带有极性基团与非极性基团，非极性基团与原油直链和石蜡的结构相似，有利于在原油中的溶解同时与石蜡共晶；分子中的极性基团与胶质,沥青质中的极性基形成更强的氢键,以破坏胶质,沥青质分子的平面堆砌,形成无规则堆砌,结构变得松散,有序化程度降低,从而达到降凝与降粘的双重效果。表面活性剂的作用增强了降凝剂分子在原油中的分散性、润湿性、渗透性,使降凝剂分子在原油中更好的溶解和分散。其良好地接触状态,是发挥降凝剂效果的保证。有机溶剂既成了表面活性剂与JN-1的介质，又充当降凝剂与原油的“中介”。液态的表面活性剂不能和JN-1分散在一起，通过将一定比例的三元聚JN-1物溶解于有机溶剂中，才能使表面活性剂与JN-1分散；降凝剂在现场工艺条件下不能充分溶解到原油中，因此我们将降凝剂先溶解到有机溶剂中，经过稀释后的降凝剂更易分散到原油中。3.2、高分子聚合物确定原油降凝剂的降凝、降粘效果取决于降凝剂所选取的高分子聚合物效果，因而，高分子聚合物的选择决定了降凝剂的成败。目前，原油降凝剂主要有以下四种1、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，俗称EVA。2、聚（甲基）丙烯酸高级混合酯。3、甲基丙烯酸高级混合酯-马来酸酐-苯乙烯共聚物。4、苯乙烯-马来酸高级混合酯共聚物。收集以上四种样品用长庆油田第二输油处的油进行评价，最终发现甲基丙烯酸高级混合酯-马来酸酐-苯乙烯共聚物效果较好。表1、高分子聚合物的选择油样白豹净化油刘坪净化油序号高分子种类原油凝点（℃）原油粘度（mpa*s）原油凝点（℃）原油粘度（mpa*s）120%EVA10.013811.0135220%A10.514611.5165320%B9.512511.0126420%C10.513812.01785空白17.541520.0608注：A为聚（甲基）丙烯酸高级混合酯。B为甲基丙烯酸高级混合酯-马来酸酐-苯乙烯共聚物。C为苯乙烯-马来酸高级混合酯共聚物。将甲基丙烯酸高级酯-马来酸酐-苯乙烯三元聚合物与目前较为普遍试用的EVA及收集各个油田助剂厂家的降凝剂进行降凝实验表2、三元聚合物与外带降凝剂效果评价原油热处理温度60℃加药浓度200mg/L实验人：闫强伟，李文娟油样降凝剂样品凝固点（℃）降凝幅度（℃）粘度（mpa*s）降粘率（%）张渠净化油空白10.5－156.7－20%JN-14.56.042.672.820%EVA4.56.051.966.9CNJ-16.04.560.561.4SLJN-17.03.582.547.3KY-17.03.581.747.9KY-29.01.5117.924.8XJ-28.02.598.737.0鉄一联净空白16－381.3－20%JN-19.07.0121.168.2化油20%EVA8.57.598.674.1CNJ-19.56.5124.667.3SLJN-110.06.0143.862.3KY-110.55.5165.656.6KY-213.03.0246.835.3XJ-211.54.5198.647.9白豹净化油空白19－612.0－20%JN-110.08.0116.684.120%EVA9.59.565.589.3CNJ-110.09.0118.580.6SLJN-112.07.0152.675.1科远KY-112.56.5189.569.0科远KY-215.04.0286.853.3XJ-214.05.0235.661.5注：JN-1：甲基丙烯酸高级酯-马来酸酐-苯乙烯三元聚合物；由以上数据能够看出：三元聚合物降凝剂效果略好与目前使用的EVA。因此高分子聚合物选择JN-1。3.3、降凝剂中高分子聚合物的比例降凝剂中高分子聚合物所占比例是由降凝、降粘效果，降凝剂自身凝点两方面决定的。高分子聚合物含量越高，降凝效果越好，降凝剂自身凝点越高，越不利于现场的投加，因此，寻找一个合理的比例尤为重要。表3、高分子聚合物含量确定实验油样：白豹净化油加药浓度：200ppm实验人：闫强伟，史永兵序号降凝剂原油凝点（℃）原油粘度（mpa*s）降凝剂凝点（℃）112%JN-19.510616215%JN-19.09621318%JN-18.07225420%JN-18.06828525%JN-17.5593112空白18.5462通过以上数据，我们看出降凝效果和降凝剂凝点是相互矛盾的，我们需要提高降凝剂效果，降低其自身凝点，我们选择18%JN-1，然后在后期通过与表面活性剂的复配在不改变降凝效果的基础上将自身凝点降低。3.4、表面活性剂的复配三元聚合物降凝剂效果虽好，但在常温下成颗粒状，18%甲基丙烯酸高级酯-马来酸酐-苯乙烯三元聚合物的溶液自身凝点为28℃，这给现场带来很大不便，降低降凝剂自身凝点成为该项目的重中之重。而表面活性剂自身凝点较低，且能够提高降凝剂的的降凝效果。3.4.1、表面活性剂的筛选将石油磺酸盐、YT-1、YT-5、T-80、KY-1、KY-2等表面活性剂做降凝试验表4表面活性剂的选择油样：白豹净化油加药浓度：200ppm实验时间：8.18实验人：闫强伟，史永兵序号降凝剂种类原油凝点（℃）原油粘度（mpa*s）降凝剂凝点（℃）1YT-116.034562YT-516.0328-103T-8016.5385164KY-116.0306-205KY-213.027606石油苯磺酸盐17.5408-87空白18.0428将上述表面活性剂和18%的JN-1按照1：1混合，摇匀放置一天后，石油磺酸盐分层，与JN-1不能够分散。将复配后没有分层