百索福已被認(rèn)為是溶解和包裹石蠟沉積物的最佳產(chǎn)品,是含有多種成分的專利混合可生物降解的水基表面活性劑/濕潤劑/乳化劑。百索??梢员3钟椭邢瀴K原有狀態(tài),使蠟塊得以松動、 抑制結(jié)蠟現(xiàn)象。
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現(xiàn)場試驗表明這種專利的表面活性劑配方比熱油去除地層和采油設(shè)備上的石蠟積聚更有效、更安全、更便宜。不同于使用二甲苯基溶劑進行處理,百索福不但可以去除污泥和石蠟,而且同時抑制產(chǎn)生的氣體,并且不會留下光滑的殘留物,增加工人的安全性。
百索福公司成立于1975年,位于美國馬薩諸塞州。百索福是一種擁有專利技術(shù)的、水基混合的無離子和陰離子表面活性劑,其中也添加了其它的添加劑以提供獨特的性能,減少碳氫化合物。百索福產(chǎn)品配方經(jīng)過專門優(yōu)化,能夠密封和乳化原油和碳氫化合物。通過形成膠團來乳化碳氫化合物,在一系列應(yīng)用中都非常有效。它是一種無毒配方,不含CERCLA(環(huán)境保護賠償責(zé)任法)所列明的有毒成分,100%可生物降解。百索福是已通過ABS(美國標(biāo)準(zhǔn)局)認(rèn)證的氣體抑制產(chǎn)品。
1、特性
利用專利技術(shù),百索福處理烴會產(chǎn)生2種效果:
(1)可溶性增加(增溶性)
(2)界面張力降低(松動)。
百索福技術(shù)工作機理之一是降低界面張力,因此壓降會導(dǎo)致無法“析出”石蠟,防止石蠟(C-20 到 C-50)與油相結(jié)合的毛細作用力就會縮小。
圖1顯示百索福的膠束過程:烴從它們所接觸的物質(zhì)上被剝離,然后被包裹起來防止它們粘附于表面。包裹并抑制危險氣體的釋放。
● 石蠟抑制測試
通常,石蠟存在于油中—但當(dāng)鉆井井眼附近的環(huán)境發(fā)生變化時,開始發(fā)生分離或“析出”。百索福通過減少限制性因素能夠扭轉(zhuǎn)對環(huán)境的影響,這是一家位于蘇格蘭阿伯丁的領(lǐng)先化學(xué)公司經(jīng)過試驗得出的結(jié)論。
將比阿特里斯鹽水和原油按50:50混合后分別放入這兩個大小相同的燒瓶(測試體積:每個100毫升)。
一個燒瓶里盛放的是未用百索福處理過的液體,另一個燒杯中是用濃度為7.5-10%百索福濃縮液處理過的液體。攪拌這兩個燒瓶,使它們的溫度分別降至石蠟形成的水平。以500rpm(轉(zhuǎn)速)進行攪拌,起始溫度是管道入口溫度,結(jié)束溫度是管道出口溫度。測試持續(xù)時間:1天。隨著溫度降低,觀察到以下現(xiàn)象:
1、不含百索福的燒瓶的內(nèi)徑上結(jié)了一層蠟。
2、用百索福處理過的燒瓶沒有結(jié)蠟。
該“反應(yīng)”中的作用力是自然中的理化作用并借助吸附改變、界面張力和增溶作用。因此該過程不產(chǎn)生任何其它物質(zhì),在恰當(dāng)?shù)沫h(huán)境下該反應(yīng)是可逆的。從本質(zhì)上界面張力的降低可以增加材料之間的面積— 允許兩種材料之間有更多的接觸和輔助循環(huán)。
圖2:為了增加可服務(wù)性,已對油罐進行了更加快速、安全 & 有效的“除氣”& 清理。百索福已經(jīng)乳化來自污泥的石蠟,將1米的底部沉積物減少到75毫米,回收更多油的同時增加利潤率。
圖3:由于百索福具有很多優(yōu)勢,因此油井、管道和油罐已不再使用傳統(tǒng)的熱油或溶劑處理方法。當(dāng)用一定量的百索福處理原油時,測試顯示它可以防止石蠟的形成和沉積。百索福除蠟和除污泥的特點可以明顯降低運行成本和增加油回收。
大多數(shù)出油管線每天可以將比率150-200ppm,濃度10%的百索福溶液加入總采出液(60ppm也就是每處理100桶采出液需要稀釋四分之一加侖濃縮液取得一個濃度為10%的溶液所需比率)進行處理。這種處理方法用于后清理過程或用于必須防止結(jié)蠟的地方。(0.73加侖濃縮液=175ppm濃縮液處理100桶/天)。
2、應(yīng)用歷史
百索福專利表面活性劑經(jīng)過了4年的現(xiàn)場測試,可有效去除油井、管線、儲罐和處理設(shè)備中存在的石蠟。百索福表面活性劑通過以下四種不同的方式發(fā)揮作用:
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● 百索福防止石蠟在低于結(jié)晶溫度時發(fā)生結(jié)晶。
● 百索福所溶解的石蠟在結(jié)晶后返回原油。
● 百索??勺鳛橐环N井下和采油設(shè)備中極好的乳液破壞劑。
● 百索福還可以破壞石蠟的微反相溶液,而原油和水仍然懸浮于采出水中。
基于這些成功的試驗,百索福進行了一系列更深層的研發(fā)使這種表面活性劑更有效的清蠟和反乳化。
第三次試驗:位于阿根廷的三口油井
圖4:上圖顯示百索福的膠束過程:烴從它們所接觸的物質(zhì)上被剝離,然后被包裹起來防止它們粘附于表面。包裹并抑制危險氣體的釋放—百索福是已通過ABS(美國標(biāo)準(zhǔn)局)認(rèn)證的氣體抑制產(chǎn)品。
第四次試驗:位于奧克拉荷馬的預(yù)防性維護
位于奧克拉荷馬的中西部城市的兩口油井,每天產(chǎn)油30-50桶,每天從1828米的蓄水池采水10-20桶。石蠟問題非常嚴(yán)重——盡管添加了石蠟驅(qū)散劑——仍需每月熱油處理一次。其中一口油井上的泵停止抽吸,并拆卸抽油桿和泵。由于此油井石蠟積聚非常嚴(yán)重,運營商還拆卸了另一口油井的抽油桿和泵。
首次用百索福處理是在1995年8月,每月重復(fù)處理一次,處理2個多月。在此期間,石油開采保持穩(wěn)定,流線壓力沒有再增加,不存在抽吸問題,管線或連接裝置沒有石蠟積聚,而且在銷售石油前沒必要再加熱或處理油罐。但是第四個月由于調(diào)度問題,此油井沒有用百索福進行處理。采油水平開始降低,銷售罐不得不再次進行處理,重新按照原來的計劃用百索福處理油井,開采量再次恢復(fù)到以前的水平,油罐也無需進一步處理。
● 修復(fù)熱油所導(dǎo)致的地層損傷
在過年的幾年里,奧克拉荷馬和德克薩斯州的很多油井都已經(jīng)用百索福進行了處理,克服了使用熱油處理的長期負(fù)面影響。在熱油處理期間,石蠟在井孔中被熔化,其中的一部分可能被抽到低壓地層中,在熱油清蠟車中進行循環(huán)。去除“輕餾分”后或者更低分子重量的烷烴,剩余的“重餾分”石蠟可能在井孔附近的地層孔隙中被冷卻和固化。
在測試的油井中,使用地層水將5-10加侖的百索福濃縮液稀釋成濃度6%的溶液,然后被抽入使用地層水的油井射孔中。在油井恢復(fù)生產(chǎn)前,百索福溶液可以在地層中保持24-48小時。解決地層中的石蠟堵塞問題,開采量可以增加10%到400%。百索福溶液在分解石蠟堵塞和將石蠟熔化到油中時十分有效。當(dāng)石蠟-油混合物從從地層中被采出后,打開通道使地層液體流入井孔,從而增加開采量。
● 油管清蠟
1997年,在進行清管操作前,使用百索福去除原油輸送管線中的石蠟積聚。在此管線中,每天所輸送的500-600桶原油先流經(jīng)一段直徑3英寸、長1/2英里的管線,再流經(jīng)另一段長1/2英里的管線,然后接入一個增壓泵,在該增壓泵后又流經(jīng)一段直徑4英寸,長1英里的管線,最后接入4個500 bbl(桶)容量的儲油罐。該管線從開始到結(jié)束的運輸?shù)挠土看蠹s是200bbl(桶)。過去用清管操作期間,必須挖掘和切割管道以查看有無損耗或被卡住的清管器。在管線的某些部分積聚的石蠟已將內(nèi)徑減少了1英寸。
油商要求用百索福預(yù)處理輸油管線,并在處理后立即清理管線。最初狀態(tài)顯示管線壓力88psi,4個500 bbl(桶)容量的儲油罐在處理前都存在厚度為12-18英寸的硬石蠟沉積層(請看圖5)。
圖5:表面活性劑處理熔化石蠟并使其返回溶液,避免加熱油罐,增加可售產(chǎn)品,減少生產(chǎn)成本。
用292加侖的淡水稀釋25加侖的百索福取得濃度為8%的溶液,將其注入管線,處理周期為4天。第一個24小時內(nèi)注入大約142加侖的稀釋液,沒有出現(xiàn)明顯變化。第二天,打開泵循環(huán)原油,壓力從最初的88psi降至82psi。在三小時后壓力降至80psi。第三天中午壓力降至78psi。將大約212加侖濃度為8%的百索福溶液加入管線。在處理的最后階段,壓力降至76psi,該壓力值是一段干凈管線所具有的理論反壓。
處理效果:
◆百索福處理后進行的清管操作顯示當(dāng)清管器在管線中運行時壓力沒有增加。不存在丟失或卡住的清管器,因此無需挖掘或切割管道。只有清管接收器中發(fā)現(xiàn)了少量石蠟。
◆最后測量油罐底部,在所有的4個油罐中,石蠟沉積層厚度已經(jīng)從12-18英寸硬底減少到3-6英寸的軟底。百索福表面活性劑處理不僅溶化了油罐底部的大多數(shù)石蠟,使采油量提高到了60桶,還將一些水從油中反乳化出來,與百索福所用采出水量相比,油罐采水量提高了15桶。
試驗評論:
在所有油井清蠟試驗中百索福處理效果比其它的處理方法維持的時間更長。試驗開始時推測百索福覆蓋與管道表面并防止石蠟沉積,但接下來的研究表明有些百索福仍然留在油井底部的采出水中,緩慢驅(qū)散形成微乳液,后續(xù)研究證實這是原油輸送和石蠟結(jié)晶改變的關(guān)鍵因素。