摘 要

针对塔河油田井筒举升过程中沥青质随温度降低逐渐析出、聚集、沉淀造成严重堵塞的问题，采用钢丝网溶解法开展沥青分散剂的研制和评价。通过对井筒沉积物进行三组分、元素组成、扫描电镜（SEM）等表征分析，确定塔河油田井筒沉积物的主要成分为沥青质。根据相似相溶原理，研制出了一套高效溶解沥青质的分散剂LYH-1（芳烃溶剂LY+1.0%正戊醇+1.0%壬基酚+0.2%石油磺酸盐）。水浴50℃，将沥青质沉积物浸泡在沥青分散剂LYH-1中静置反应4 h，5 g沥青分散剂LYH-1对1 g沥青质沉积物的溶解率高达97%，长时间放置不聚集，具有良好的稳定性能和普适性能。通过研究高效沥青分散剂LYH-1对沥青质的作用机理，证明其主要通过氢键、π-π相互作用与沥青质沉积物形成稳定体系，降低沥青质聚集物粒径，使聚集体稳定悬浮于溶液中，阻碍沥青质进一步絮凝沉积。研究结果表明，LYH-1是一种新型的高性能沥青分散剂，它可以在降低生产成本的同时有效防止油井和地面管道的堵塞，实现增产目标，提高稠油油藏的开发效益。

全球稠油储量丰富，近年来受到广泛关注，但其开采面临诸多的挑战。由于稠油中的胶质和沥青质含量高、轻质馏分少，具有高黏、高密度的特性，再加上外界因素的变化，稠油中沥青质易失稳发生聚集，在油气开采过程中阻塞渗流路径，妨碍原油的流动，从而降低油藏采收率。国内外研究人员采用空气泡沫驱、火驱、蒸汽驱、原位催化改质等技术来降低黏稠度，提高采收率。塔河油田蕴藏大量的稠油，其中沥青质含量更是高达40%以上，稠油开采遇到的相关沥青质沉积问题更加严重，对油田生产和经济效益造成严重影响。

为了解决稠油开采过程中沥青质沉积问题，通需要向原油中加入分散剂，分散剂包裹在沥青颗粒的周围，使沥青聚集物在胶质悬浮液中保持稳定。但目前市面上的分散剂具有很强的针对性，使用效果会因油质的不同有所差异，不能普遍适用于国内各大油田作业。原油中沥青质的相对分子质量是最重的，且具有极强的极性。根据相似相溶原理，含有极性基团或芳香基团的极性有机溶剂能够与沥青质分子相互作用，通过缩小沥青质微粒的尺寸和减少其凝聚行为将沥青质微粒分散，确保沥青质微粒在原油中保持悬浮状态。沥青质中杂原子的含量越高，其作用力就越强，分子间的结合程度也越高，沥青质更容易聚集并沉淀下来。此外，多数高效沥青分散剂都是石油行业禁止使用的有机氯溶剂，价格昂贵，亟需研发出一 种不含有机氯的高效沥青分散剂。

本文针对塔河油田沥青质富集堵塞油井的问题，开展了筛选单一溶剂、优化溶剂配方实验，研制出一种新型高效分散剂LYH-1，并建立了一套高效准确测定沥青分散剂溶解率的新方法。分散剂LYH-1能使沥青质在原油中以稳定分散的状态存在，防止它们因自缔合而导致储层孔隙、管道堵塞，对原油开采和加工过程中控制沥青质稳定分散态意义重大。

1 .实验部分

1.1  实验材料与仪器

实验用原料包括：塔河哈一联、哈六联沉积物；二甲苯、芳烃溶剂LY、脂肪酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、ε-己内酯、乙酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丁醚、三乙二醇单丁醚、烷基水杨酸钙、N-N-二（羟基乙基）椰油酰胺、壬基酚、1，6-己二醇、正戊醇、正辛醇、乙二醇丁醚，均为分析纯；美孚S150溶剂油（S150）、美孚S180溶剂油（S180）、C9芳烃、95%无水乙醇、辛烷基酚聚氧乙烯醚（op-4）、烷基酚聚氧乙烯醚（op-10）、石油磺酸盐、山梨醇酐单硬脂酸酯（span-60）、油酸山梨坦（span-80）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9），均为工业品。

1.2  实验仪器与参数设定

①扫描电镜（SEM）分析。加速电压：15.0 KV；工作距离：8.0~8.9 mm；喷金。

②元素组成（EA）分析。CHN模式条件：980 ℃，采集时间300 s；S模式条件：980 ℃，采集时间500 s；O模式条件：1 070 ℃，采集时间 500s。

③AMG EVOSFL无目镜倒置荧光显微镜分析。电源：220 V（交流）；环境温度：10~35 ℃；相对湿度：20%~85%。

④BT-9300LD干湿法激光粒度仪分析。分散介质为水，遮光率1.03%、物质折射率1.630 00+0.100 00i、介质折射率1.333，采集3次取平均值。

1.3  沥青分散剂评价方法的构建

目前国内没有建立沥青分散剂的相关评价标准，为了满足油田现场快速评价沥青分散剂性能的要求，本文构建了一套高效准确测定沥青分散剂溶解率的新方法。具体操作如下：将哈一联沥青质沉积物制成1g小球，放入5g分散剂，在30℃恒温试验箱溶解120min；滤过120目钢丝网，无水乙醇清洗瓶底部剩余沉积物，置于50℃烘箱中烘干6h；取出称重并记录剩余不溶物质量，沉积物溶解质量与沉积物初始质量的比值即为沉积物的溶解率。溶解反应过程如图1。利用差量法对比各种分散剂对沥青质沉积物处理前后的状态，优选出溶解效果好的分散剂。

1.4  塔河沥青质沉积物的分离

沥青质沉积物的分离参考SY/T 7550—2004《原油中蜡、胶质、沥青质含量测定法》。取一份沉积物样品用正庚烷溶解，将不溶物过滤掉，再用正庚烷回流，将不溶物中的石蜡和胶质去除，然后用甲苯将沥青质反萃取出，再将其溶出，通过计算得到沥青质的含量。此外，1份试样经氧化铝柱层析去除胶质后再经甲苯-丙酮（1∶1）混合进行脱蜡处理，采用冷冻-结晶法对样品中的蜡组分进行测定。采用差值法对样品进行分析，得出样品中胶质含量。测定流程如图2。

2.  结果与讨论

2.1  表征分析

2.1.1 沉积物化学组分分析

表1为哈一联沉积物三组分测定结果。

哈一联地层中的沉积物含有40.5%的沥青质、12.1%的胶质和1.07%的石蜡，其主要成分是沥青质。

2.1.2  沥青质元素组成分析

对哈一联沉积物中抽提出来的沥青质进行元素组成测定，确定沥青质中的元素含量，结果见表2。

该沥青质含有较多的杂原子（O、S、N），杂原子含量O＞S＞N。沥青质中的杂原子能通过电荷转移、氢键、偶极等作用力产生较强的内聚力，极易出现分子缔合团聚现象，表现为层状堆积，由此引起沥青质的沉积。沥青质的氢碳比（H/C）对沥青质的聚集行为起着不可避免的作用，较低的H/C比使沥青质聚集趋势增强。沥青质中杂原子含量、硫含量越高，沥青的极性基团越多，即杂原子与碳原子之比［（N+O+S）/C］越高，越容易在界面上吸附。哈一联沥青质中的H/C很低，硫含量较高，表明该沥青质的缩合度很高，具有较多环状、芳环等不饱和度高的结构，沥青质更容易在井壁上聚结。