通常,石蠟存在於油中—但當鑽井井眼附近的環境發生變化時,開始發生分離或“析出”。百索福通過減少限制性因素能夠扭轉對環境的影響,這是一家位於甦格蘭阿伯丁的領先化學公司經過試驗得出的結論。
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(轉速)進行攪拌,起始溫度是管道入口溫度,結束溫度是管道出口溫度。測試持續時間:1天。隨着溫度降低,觀察到以下現象:
該“反應”中的作用力是自然中的理化作用並借助吸附改變、界面張力和增溶作用。因此該過程不產生任何其它物質,在恰當的環境下該反應是可逆的。從本質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。
大多數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。這種處理方法用於后清理過程或用於必須防止結蠟的地方。(0.73加侖濃縮液=175ppm濃縮液處理100桶/天)。
與傳統方法對比:
(1)傳統方法的優劣勢
如果油井存在過量的石蠟沉積物,會限制原油流動並最終完全堵塞輸油管線。當含有石蠟的小型膠束(微反相乳液)懸浮于采出水中時,會發生經常被忽略的另一個問題:當這些含石蠟的采出水被再注入到地層中時,所含石蠟能夠堵塞油管射孔和孔喉,甚至堵塞地層。
目前已經研發及應用了一些技術來解決這些問題,包括:
● 使用保溫層減少熱損失
● 系統加熱
● 熱油
● 溶劑沖洗
● 化學處理
為管線保溫和加熱是最有效的表面解決方案。保溫層是首選處理方案,因為其它技術處理期間需要停機停產。但無管線保溫需要大量的資金支持,運行成本過高。而且這種處理方法不能用於井下清蠟。
熱油是處理井下石蠟的最常見技術。原油被加熱到遠高于石蠟結晶點的溫度,然後熱油通過存在石蠟積聚的油井、管線和設備進行循環。熱油處理方法的優勢是終端產品可以直接被輸送到產油罐,其缺點主要有以下幾點:
● 比較大的設備,需要熱源。
● 取決于原油的溫度,熱油處理不能完全為設備清蠟。硬石蠟需要用更高的溫度熔化,因此硬石蠟能夠長期積聚無法被去除。
● 在熱油處理期間,必須停產。
● 熔化的石蠟通過油井射孔被注入到地層中,冷卻並結晶,堵塞蓄水池的水流入井孔。如果重新熱油可能造成地層損傷和儲量損失。
● 揮發油的高溫可能危害工人安全。
溶劑沖洗與熱油類似,只不過是用溶劑(二甲苯)代替熱油去除石蠟。溶劑沖洗的優勢在於不依靠溫度熔化石蠟,這種方法對於處理高熔點石蠟十分有效,終端產品可以直接被輸送到采油罐。而其缺點主要有以下幾點:
● 溶劑成本高。
● 溶劑通常是易揮發的危險材料。
● 溶劑比原油更易燃,火花、摩擦或靜電都可能導致突然着火,危害工人和設備的安全。
化學處理因為將少量化學物質添加到原油、采出水或連續向下送入油井背面的流體中。這些化學物質改變結晶形成的機理,將石蠟驅散回原油中。當進行批量處理時,這些化學溶液像熱油一樣被循環。有時會使用兩種化學物質,一種用於將石蠟驅散回原油中,另外一種將石蠟脫乳出采出水。化學處理的優勢在於其可以防止石蠟形成,而不是在發生石蠟沉積后再進行處理,而且化學處理比熱油處理和溶劑沖洗需要更少的設備。
(2)與其它化學物質的對比試驗
某個運行商認為大型處理設備可以提高原油產量,而卡爾加里的庫特工程服務公司不相信這種說法。他們懷疑開採量遇到的瓶頸不是設備問題,而是化學物質的問題。實際上現在的設備已經夠大,運行商已經在嘗試用設備代替使用化學品處理的問題,因此他們進行一系列化學品的對比試驗,試驗分兩個階段進行:
● 明確目前水處理問題,確定緩解方法。
● 進行緩解方法的對比性試驗。
研究的第一部分是分析水泵房注入度的問題,經証實主要是水兼容性的問題,采出水中有懸浮的微乳液和石蠟反相乳液;研究的第二部分關注的是在游離水脫水器中形成石蠟沉積層。該部分的分析包括:
● 發現最相似的化學物質進行研究和測試。
● 比較每種化學物質的性能。
● 發現需要矯正的所有設備缺陷。
過程:
收集乳液樣本並與相同比例的采出液混合。然後將28種不同的驅散劑化學物質添加到28份濃度1000ppm的離心試管中並搖晃,豎立試管10分鐘,該時間與游離水脫離器中的油相形成時間等同。用滴管提取乳液樣本上層的10%。確定BS&W(底部沉澱物和含水),離心后記錄沉澱物厚度和水質。從第一輪試驗可以看出測試的化學物質範圍從28種縮小到4種,其中包括百索福,來自供應商B的一種化學物質和來自供應商C的兩種化學物質。進行第二輪試驗更加詳細,百索福在這兩輪試驗中都脫穎而出。
第三輪試驗檢查采出水的反乳化作用。將百索福與來自其中一個供應商的4種化學物質和來自另外一個供應商的兩種化學物質進行了對比。在這次測試中,百索福與其中一種化學物質同樣有效,但百索福無毒可生物降解,還可以作為一種驅散劑和反乳化劑,所以使用效果更佳。
在完成兩個階段的研究后,庫特建議無需再使用額外的設備,只需使用少量的化學物質解決游離水脫離器的瓶頸。此次在化學處理方面的研究節省了運行商超過500000美金的資金費用和每年10000美金的運行成本。
結論:
測試結果表明百索福形成油和水的微乳液和使石蠟成為乳相懸浮于油中。可以看出微乳液中的水要少於BS&W(底部沉澱物和含水)標準,因此可以將該溶液直接輸送到煉油廠。除此之外,表面活性劑處理將石蠟驅散回油中,減少潛在的污染流,減少處理費用,增加銷售量。
百索福可作為有效的驅散劑和反乳化劑,而且無毒可生物降解,是處理油井、管道、油罐和容器中石蠟積聚的最有效和最安全的方法。除此之外,百索福安全環保,是處理石蠟問題的最具價值的解決方案。
其它應用範圍:
百索福除了解決油井清防蠟,還能解決以下問題:
1、緊急洩漏處理
應用於燃料溢出時,百索福產品可用於消除火災和爆炸危險。以稀釋溶液的形式噴到溢出物上,它能夠壓縮和封裝接觸到的碳氫化合物分子,能夠熄滅A級和B級的(碳氫化合物)火焰。
2、蒸汽抑制&氣味控制
百索福產品可以在潮濕多風的條件下應用,無需專用設備,控製造成危害或者在鄰近區域產生令人生厭的氣味,蒸汽。
3、土壤整治
百索福產品可用於現場或非現場整治項目,鬆動和溶解了碳氫化合物,污染物的提取量達99%。殘餘污染物的生物修復也會通過加強碳氫化合物的生物利用度而加快。
4、罐體清潔
百索福產品能夠用於溶解罐底和其它類型的碳氫化合物污泥。採用壓力噴灑的方法應用百索福溶液,然後進行攪拌,使污泥中剩餘的碳氫化合物能夠快速轉換,同時能夠抵抗危險的揮發性有機物蒸汽,減少硫化氫的釋放。百索福產品還可用作表面清潔劑,因此可以以一種對環境無害的方式去除容器壁和相關設備的污垢。
5、設備除污
可用於清潔煉油廠設備、鑽探設備、溢出清理現場等。使用恰當稀釋的百索福溶液,採用標準壓力清洗設備,可去除所接觸到的大多數油和焦油,對於更嚴重的污染,可能需要熱水噴霧系統。
6、其它應用
百索福產品還能用於其它一系列應用中,如:油脂分離器清潔、除去油井中的石蠟、污水管道系統、減少油或燃料的意外洩露、船上的污染控制等。