一种缓释型化学清蜡球及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于原油运输领域，涉及一种缓释型化学清蜡球及其制备方法和应用。
背景技术
许多油田开采出来的原油都含有一定程度的蜡，随着温度和压力的下降以及轻组分的逸出，原油的溶蜡能力也随之下降。在含蜡原油的运输过程中，随着运输距离的增加，原油的温度不断降低，原油中的蜡逐渐析出，从原油中析出的蜡会附着到管壁上，从而减小管道截面积，原油的流动性变差，增加原油运输过程中的能量消耗，降低集输效率，严重时会导致管道压力过大，举升装置负荷过重导致破坏等问题，影响油井产量，增加采油成本。
油田集输管道的防蜡技术主要有化学防蜡、热洗清蜡、橡胶球清蜡等方法。化学药剂防蜡是目前油田上应用较广泛的一种防蜡工艺，化学药剂经过泵筒，利用化学物质将沉积的蜡溶解或分散开，使其溶解成小颗粒随原油流出管道，但此种防蜡工艺需要定时注入药剂，操作费用较高，且有一定针对性。热洗清蜡是利用热流体循环来提高井筒内的温度使之超过蜡的熔点，从而防止蜡析出，该种清蜡工艺一般与其他工艺联合使用。橡胶球清蜡是目前各油田应用最广泛的清蜡方法，橡胶球通过投球装置进入管道，利用自身机械强度刮掉管壁上的蜡，被刮掉的碎蜡依靠油流带到地面上。该种方法需要定时投入且需要回收，由于管道焊缝、弯道、变径的存在，清蜡球也容易被卡住，而且此种清蜡球没有防蜡的作用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种缓释型化学清蜡球及其制备方法和应用，具有物理清蜡与化学防蜡的双重作用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种缓释型化学清蜡球，由EVA和防蜡剂混合后制成球体得到，按照质量百分比计，包括：40％-50％的EVA，40％-50％的硬脂酸钠，1％-5％的羧甲基纤维素，2％-3％的降凝剂，2％-3％的助溶剂。
优选的，降凝剂为聚丙烯酸十八酯。
优选的，按照质量百分比计，还包括2％-3％的渗透剂。
进一步的，渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的，助溶剂为吐温-80或司班-65。
所述的缓释型化学清蜡球的制备方法，包括如下步骤：
1)将硬脂酸钠、降凝剂、渗透剂和助溶剂混合均匀，得到防蜡剂；
2)将EVA加热熔化，然后与步骤1)调配的防蜡剂混合均匀，加热得到高温液态混合物；
3)将高温液态混合物倒入球形模具中，冷却成型。
优选的，步骤2)中，加热温度为150℃-200℃。
所述的缓释型化学清蜡球在输油管线清蜡防蜡中的应用。
优选的，清蜡球进行一次投收球后，回收EVA骨架，将防蜡剂用乙醇溶解成浆料填充到EVA骨架内，再次利用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的缓释型化学清蜡球，乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)作为球体骨架的，耐压性能良好，化学性质稳定，具有物理清蜡作用。内含的各种药品作为防蜡剂，具有化学防蜡作用；硬脂酸钠为阴离子型长碳链表面活性剂，是主要的防蜡剂，碳链较长，能更好地吸附在蜡表面，且价格低廉，效果稳定；防蜡剂混合在EVA中，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，能使得硬脂酸钠以较缓慢的速度释放到原油中，拥有长期有效的作用，能针对整条管线各部位进行清防蜡处理；降凝剂能降低石蜡析出率。当清蜡球放置在原油中时，防蜡剂接触到原油后会溶解到原油中，清蜡球具有一定机械强度随着流体推动可将沉积在管壁上的石蜡刮掉，此时溶解在原油中的硬脂酸钠会附着在蜡表面，形成一层水膜防止蜡再次沉积到管壁上。本发明清蜡球具有物理清蜡与化学防蜡的双重作用。
本发明制备方法简单，制备的清蜡球可以用于输油管线清蜡防蜡，同时，由于防蜡剂可以溶解在原油中，剩余EVA骨架可以重复利用，降低成本。
附图说明
图1为实施例1清蜡球溶解性能。
图2为实施例2清蜡球溶解性能。
图3为实施例3清蜡球溶解性能。
图4为实施例4清蜡球溶解性能。
图5为实施例5清蜡球溶解性能。
图6为实施例6清蜡球溶解性能。
图7为实施例7清蜡球溶解性能。
图8为实施例8清蜡球溶解性能。
图9为实施例9清蜡球溶解性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明所述的缓释型化学清蜡球，由球体骨架和防蜡剂两部分组成，球体骨架由EVA制成，支撑整个球体，使球体具有一定机械强度，防蜡剂由各种表面活性剂混合组成，均匀的分布在球体骨架中。
按照质量百分比计，清蜡球配方如下：40％-50％的EVA，40％-50％的硬脂酸钠，1％-5％的羧甲基纤维素，2％-3％的聚丙烯酸十八酯，2％-3％的JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)，2％-3％吐温-80或司班-65。
EVA为支撑剂作为整个清蜡球骨架部分；硬脂酸钠为阴离子型长碳链表面活性剂，是主要的防蜡剂；羧甲基纤维素钠作为缓释剂；聚丙烯酸十八酯作为降凝剂；JFC为渗透剂，根据原油含水量不同选择性使用；根据含水率不同选择吐温-80或司班-65为助溶剂。
当清蜡球放置在原油中时，防蜡剂接触到原油后会溶解到原油中，清蜡球具有一定机械强度随着流体推动可将沉积在管壁上的石蜡刮掉，此时溶解在原油中的硬脂酸钠会附着在蜡表面，形成一层水膜防止蜡再次沉积到管壁上。
所述清蜡球制备方法，包括如下步骤：
1)根据不同原油性质，按不同配方称取一定质量的药品硬脂酸钠、聚丙烯酸十八酯、JFC、吐温-80或司班-65，将液体成分溶于固体成分中备用。
2)将EVA放置在铁制容器中，置于电热炉上150℃-200℃加热到EVA呈流动状态，后按比例将步骤1)调配的药品与EVA混合均匀，再次150℃-200℃加热直至混合物呈流动状态，得到高温液态混合物。
3)将步骤2)得到的高温液态混合物倒在球形模具中，冷却至室温。
由于防蜡剂均匀分布在清蜡球内部，且羧甲基纤维素钠能使得硬脂酸钠缓慢释放到原油中，所以进行一次投收球后，当球体中防蜡剂溶解到原油中后，只剩EVA骨架，回收后，可将各防蜡组分用乙醇溶解成浆料填充到骨架内，再次利用，所以该种清蜡球可重复使用十次以上。
实施例1：
针对含水率在20％以下的石蜡基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，JFC作为渗透剂，司班-65作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将40％EVA高温下融解在容器中，再将50％的硬脂酸钠、1％的羧甲基纤维素、3％聚丙烯酸十八酯、3％JFC和3％司班-65放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例2：
针对含水率在20％-50％之间的石蜡基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，JFC作为渗透剂，吐温-80作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将40％EVA高温下融解在容器中，再将50％的硬脂酸钠、3％的羧甲基纤维素、3％聚丙烯酸十八酯、2％JFC和2％吐温-80放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例3：
针对含水率在50％以上的石蜡基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，吐温-80作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将40％EVA高温下融解在容器中，再将50％的硬脂酸钠、5％的羧甲基纤维素、2％聚丙烯酸十八酯、3％吐温-80放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例4：
针对含水率在20％以下的中间基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，JFC作为渗透剂，司班-65作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将45％EVA高温下融解在容器中，再将45％的硬脂酸钠、1％的羧甲基纤维素、3％聚丙烯酸十八酯、3％JFC和3％司班-65放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例5：
针对含水率在20％-50％之间的中间基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，JFC作为渗透剂，吐温-80作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将45％EVA高温下融解在容器中，再将45％的硬脂酸钠、3％的羧甲基纤维素、3％聚丙烯酸十八酯、2％JFC和2％吐温-80放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例6：
针对含水率在50％以上的中间基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，吐温-80作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将45％EVA高温下融解在容器中，再将45％的硬脂酸钠、5％的羧甲基纤维素、2％聚丙烯酸十八酯、3％吐温-80放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例7：
针对含水率在20％以下的环烷基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，JFC作为渗透剂，司班-65作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将50％EVA高温下融解在容器中，再将40％的硬脂酸钠、1％的羧甲基纤维素、3％聚丙烯酸十八酯、3％JFC和3％司班-65放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例8：
针对含水率在20％-50％之间的环烷基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，JFC作为渗透剂，吐温-80作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将50％EVA高温下融解在容器中，再将40％的硬脂酸钠、3％的羧甲基纤维素、3％聚丙烯酸十八酯、2％JFC和2％吐温-80放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
实施例9：
针对含水率在50％以上的环烷基原油，选用硬脂酸钠作为主要的水溶性表面活性剂，聚丙烯酸十八酯作为降低石蜡析出率的降凝剂，羧甲基纤维素钠作为缓释剂，吐温-80作为增加前两种药品溶解效果的助溶剂。制备时，将50％EVA高温下融解在容器中，再将40％的硬脂酸钠、5％的羧甲基纤维素、2％聚丙烯酸十八酯、3％吐温-80放入烧杯中混合均匀。将混合均匀的药品与液态EVA混合均匀，将混合物放入球形模具中进行冷却成型。
性能测试
机械性能评价：清蜡球的机械强度采用10t试验机测定，测试压力：1Mpa和2Mpa(输油管线压力为0.8Mpa～1.6Mpa)，观察清蜡球表面是否完整。结果如表1所示，可见，本发明清蜡球机械性能良好，能耐至少2Mpa压力，因此能够在输油管线中正常使用。
表1清蜡球机械性能测试结果
溶解性能评价：采用浸泡法测定其溶解速率，将清蜡球进行称重为m1，放入装满原油与水(体积比6:4)的烧杯中，进行搅拌，每隔一天记录一次清蜡球的质量变化情况，更换一次油水混合物，实验期限为12天，计算溶解后剩余有效成分的质量分数，以得到清蜡球的溶解性能。
清蜡球有效成分质量分数＝{1-(m1-mi)/(m1×ω)}×100％
符号：m1为初始清蜡球的质量，mi为溶解后清蜡球的质量，ω为有效成分即防蜡剂的初始百分比含量。
清蜡球溶解性能测试结果如表2和图1-9所示，可以看出，制备的几种不同类型的清蜡球均在10天左右将75％左右的有效成分完全释放，清蜡球中的有效成分基本溶解完全。
表2清蜡球溶解性能测试结果
防蜡率性能评价：依据SY/T 6300-1997《采油用防蜡剂防蜡率测定方法》结合实验室条件进行防蜡性能评价试验测试结果如表3所示，可以看出，本发明制备的清蜡球防蜡率均在40％左右，能够满足使用要求。
表3防蜡率测试结果
