清防蜡剂的结构对清防蜡效果的影响规律

吴梦娇

摘要：影响清防蜡剂效果的因素众多而复杂, 其中清防蜡剂的分子结构性质是根本的影响因素之一。目前用于清防蜡的清防蜡剂主要是聚合物型清防蜡剂, 包括均聚物、二元共聚物和三元共聚物。清防蜡剂分子的结构不同, 影响清防蜡效果的结构因素也不同。基于此，本文在总结了影响清防蜡剂效果的主要因素基础上就不同清防蜡剂结构对清防蜡效果的影响规律进行了详细分析与阐述。

关键词：清防蜡剂；结构；清防蜡效果；影响规律

0前言

在油田中原油的开采及输送过程中往往伴随着油井结蜡现象的出现,有些油井结蜡的现象非常严重,这样容易导致油井的产油量下降[1]。而清防蜡剂因其现场操作工艺简单、方便,清防蜡效果好,效益高等优势目前已经在油田现场取得了良好应用。受油田特性影响，量研究表明, 影响清防蜡剂效果的因素众多而复杂, 而蜡剂的分子结构性质则是根本的影响因素之一，加强清防蜡剂的结构对清防蜡效果的影响规律很有必要。

1影响清防蜡剂效果的主要因素

清防蜡剂的实质是其分子通过与原油中有关组成的物理化学作用, 来改善原油中蜡的结晶习性、蜡晶的结构形态、晶/ 液界面性质和聚集状态, 提高蜡晶在原油中的分散程度, 减弱蜡晶之间的相互吸引力, 尤其是减弱蜡晶形成空间网络结构的能力, 从而实现清防蜡的目的。

大量研究表明, 影响清防蜡剂效果的因素众多而复杂, 其中清防蜡剂的分子结构性质是根本的影响因素之一[2]。目前用于清防蜡的清防蜡剂主要是聚合物型清防蜡剂, 包括均聚物、二元共聚物和三元共聚物。尽管聚合物型降凝剂种类众多, 但它们在结构上都有很大的共同性质, 主要表现为:

（1）分子量范围在 4000~ 200000时较好, 分子量过低或过高都显示不出多大的效果;

（2）清防蜡剂分子由两部分组成, 即长链烷基和极性基团。长链烷基结构单元可以在侧链上, 也可以在主链上, 或者是两者兼有。长链烷基结构单元可以作为原油中蜡结晶的晶核, 或者与蜡分子共晶析出, 极性基团则吸附在蜡晶表面, 从而改变蜡晶的结晶习性, 并对蜡晶起分散作用。

清防蜡剂分子的结构不同, 影响清防蜡效果的结构因素也不同[3]。总的来说, 影响清防蜡剂效果的主要因素包括: 极性基团的含量及其极性大小、支化度、分子量大小、长烷基链长度及碳数分布、清防蜡剂在油中的形态等。

2清防蜡剂结构对清防蜡效果的影响规律

2.1极性基团含量和极性大小的影响

清防蜡剂中极性基团与长链烷基的含量要有一最佳比例, 才能获得最佳的改性效果。与清防蜡剂作用有关的因素是降凝剂的结晶性能。清防蜡剂中极性基团含量增加时, 长链烷基的含量相对减少,因而降凝剂的结晶度降低。随极性基团含量增加到很高时, 由于空间排布的障碍, 链的刚度增加,降凝清防蜡剂结晶更加困难。如果清防蜡剂的结晶度低, 则其与蜡分子共晶析出的能力降低。但如果清防蜡剂剂结晶能力太高, 降凝剂的极性则会相对地降低, 那么, 降凝剂对蜡晶的分散作用下降。一般地说，当聚合物中各单体的比例在特定的值时, 对原油才有最佳的改性效果。

2.2支化度的影响

研究表明, 烃的支链对清防蜡剂的性能影响同它们对结晶过程的破坏作用有很大关系。在主要的烃支链是烷基情况下, 其对结晶的破坏作用随着支链碳原子数增加而增加, 比这更长的链本身能变成结晶的一部分,但增加支链数目对结晶度的影响远比增加已有支链长度对结晶度的影响大。常见的侧链可以用链转移剂所得到的甲基和由于分子内部链转移而产生的丁基，清防蜡剂支化度增大将降低其结晶能力。

2.3分子量的影响

尽管平均分子量大小对清防蜡剂的许多性能有相当大的影响, 但对其结晶度的影响似乎并不大。然而,分子量确实对清防蜡剂的溶解特性有显著影响。分子量越高, 其在原油和其它溶剂中的溶解特性越差。数均分子量在 10000~ 30000 的清防蜡剂产品在原油中可认为是最有价值的。研究表明, 清防蜡剂的分子量分布较宽时, 降凝效果最好, 并有一个最佳的降凝剂分子量范围。使用具有不同分子量的多种共聚物作为清防蜡剂对具有相似含蜡量(小于12% ) 和沥青质(小于0.5%) 的三种原油的实验结果表明:

（1）对具有较宽的正构烷烃分布和较低的平均碳数的原油来说, 最大分子量的共聚物是最好的清防蜡剂;

（2）对具有较窄的正构烷烃分布和较高的平均碳数的原油来说, 最小分子量的共聚物是最好的清防蜡剂;

（3）对具有较宽的正构烷烃分布和较高的平均碳数的原油来说, 中等分子量的共聚物是最有效的清防蜡剂。

2.4长链烷基长度及碳数分布的影响

清防蜡剂中长链烷基的功能是与原油中的蜡共晶[4]。一般而言由于一般原油中蜡的碳数分布范围很宽,为了得到较好的匹配效果,清防蜡剂长链烷基也应有相应的碳数分布。同时清防蜡剂与蜡之间的匹配性不仅与清防蜡剂长链烷基的长度有关,即并不是指蜡的碳链长度与清防蜡剂长链烷基长度完全相一致或相近, 而且还与清防蜡剂的分子量和体系的溶剂性质有关。具有长烷基侧链的清防蜡剂,影响其效果的主要是烷基侧链的长度,而清防蜡剂结构重复单元上长烷基侧链数目的影响则要小得多。

2.5清防蜡剂在原油中形态的影响

研究表明,清防蜡剂的侧链长度、分子量、极性基团、蜡分子量、溶剂等因素均对清防蜡剂的改性效果有影响,而影响的本质是清防蜡剂在溶液中形成有序状态。在蜡开始析出温度,如果清防蜡剂并不沉析出来,那么,随着清防蜡剂在溶液中有序程度的提高,其与蜡的相互作用就越大,改性效果也愈明显。

2.6清防蜡剂浓度的影响

一般认为, 清防蜡剂的效果随降凝剂浓度的增加而加大,当达到一定的浓度后,改性效果不再随降凝剂浓度的增加而变化。但也有例外的实验结果。

2.7清防蜡剂的协同效应

由于含蜡原油的类型、含蜡量以及蜡分子中碳原子数的分布等不同,使任何单一组成的降凝剂在使用上都有一定的局限性。但如果将不同化学组成进行复配,在不增添加量的条件下,可以提高原油的清防蜡效果。这就是清防蜡剂的协同效应。因此复配是一种拓宽原油降凝剂使用范围的途径。

3结束语

   大量研究表明, 清防蜡剂的分子结构性质是根本的影响因素之一，因此，加强清防蜡剂的分子结构性质研究对于选择合适的清蜡剂以及提升清防蜡效果都至关重要。就清防蜡剂分子的结构来说，清防蜡剂分子的结构不同, 影响清防蜡效果的结构因素也不同。总的来说, 影响清防蜡剂效果的主要因素包括: 极性基团的含量及其极性大小、 支化度、 分子量大小、长烷基链长度及碳数分布、清防蜡剂在油中的形态等。这些不同的结构因素都直接导致了清防蜡剂的措施效果。

参考文献：

[1] 王毛毛,董颖女,熊青昀,熊金平.油井清防蜡剂的国内研究进展[J].石油化工应用,2014,33(12):816-817.

[2] 郭鑫.油井清防蜡剂的研究现状及应用分析[J].中国石油和化工标准与与质量,2021(2):191-192.

[3]宋连银,朱好华,王伟波,杨海燕,叶智.关于清防蜡剂溶蜡速率在检测过程中存在的几点问题的探讨[J].石油工业技术监督,2014,30(4):34-36.

[4]秦建昕,李亚洲,牛梦龙,李继彪,景俊杰,张粉艳,李稳宏.一种高密度复合型清防蜡剂的研制与作用机理研究[J].应用化工,2019,48(9):2137-2140.