南海东部海上油田堵塞物分析研究

黄 孟，石华前

(中海油能源发展工程技术油田化学分公司，广东 惠州 516086)

海上石油平台在生产运行中经常出现不可预知的问题[1-4]。目前，南海东部某油田，其生产流程中一级分离器后的过滤器被堵塞，针对该堵塞物需要查找原因，以便制定相应的对策。该油田使用了一种清水剂产品，该清水剂属于甲基丙烯酸及其酯类化合物或丙烯酰胺类化合物。通过对堵塞物的分析研究，结果显示，该堵塞物不是由清水剂造成，排除了清水剂的因素。

1 试验部分

1.1 水的分离及分析

取32.6g堵塞物置于烧瓶中，加入86mL二甲苯，加热至回流，利用水和二甲苯共沸这一特性分离出其中的水份，并记录分出的水量。

1.2 残余物中油溶组分的分离及分析

将1.1中的残余物过滤，收集滤渣并置于100 mL的小烧杯中，加入约50毫升沸程为60～90℃的分析纯石油醚，充分搅拌后用布氏漏斗抽滤，收集固体不溶物，按同样的方法分别用石油醚、二甲苯将残余物洗至滤液基本无色，最后再用丙酮洗涤两次，合并滤液，并将残余物置于烘箱中于105℃下烘干，称重，记录。然后采用减压蒸馏的方法将滤液中的石油醚、二甲苯和丙酮等易挥发组分除去，剩余的物质(油溶性组分)留样进行红外光谱分析。

1.3 残余物中水溶组分的分离及分析

将1.2中干燥后的残余物加入到约50mL去离子水中，充分搅拌后用布氏漏斗抽滤，重复两次，合并滤液。最后将不溶的残余物置于烘箱中于105℃下烘干，称重，记录。然后采用减压蒸馏的方法将滤液中的水份去除，剩余的物质(水溶性组分)留样进行红外光谱分析，最终不溶于油相也不溶于水相的残余物(不溶性组分)烘干后进行X射线衍射分析。

1.4 仪器分析

将油溶性组分、水溶性组分和不溶性组分分别按进行称重，红外，X射线等分析测试。

2 分析与讨论

2.1 堵塞物中水份含量为8.0g，约占总堵塞物量的25%。

2.2 油溶性组分的分析与讨论

去除有机溶剂后的油溶组分重约10.4g，约占总堵塞物量的32%，其照片如图1所示，从图1中可以看出，油溶组分为黑色粘稠状物质，极其类似原油。

图1 油溶组分的照片

油溶组分的红外光谱图如图2所示。

图2 油溶组分的红外光谱图

其中，位于3400cm-1左右的峰是由某些极性基团如-OH、-NH和/或-SH等的振动引起；位于2850～2970 cm-1之间的一系列峰是由烷烃中的甲基和亚甲基引起；位于1450 cm-1左右的峰归属为直链烷烃中甲基的振动；位于1580 cm-1左右的峰则可能由某些芳烃上的碳氢振动引起；而波数低于1000 cm-1的指纹区的峰归属则不能确定，可能是由各种复杂的化合物引起。

从以上分析可知，油溶性组分主要是由各种烷烃和芳烃组成，即油溶组分可能是原油或原油的几种组分的混合物。

通常，油田污水系统中常用的清水剂的主组分均为甲基丙烯酸及其酯类化合物或丙烯酰胺类化合物，而在这两大类聚合物的红外光谱中，其典型的特征振动峰为位于1740 cm-1(甲基丙烯酸及其酯类化合物)或1680 cm-1(丙烯酰胺类化合物)左右处的羰基(C=O)的振动峰。因此只需要将油溶性组分的红外光谱图与上述两类化合物的红外光谱图进行比较即可得知油溶性组分中是否含有上述组分。

图3给出的是上述两类聚合物的典型化合物的红外光谱图。其中蓝线是聚甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯(2∶5)的共聚物的标准红外光谱，红线是聚丙烯酰胺的标准红外光谱。

图3 聚甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酰胺的标准红外光谱

通过将这两张标准谱图与油溶性组分的红外光谱图进行比对，可发现油溶性组分中没有两张标准谱图中所具有的强而尖的、位于1740或1680 cm-1左右的羰基振动峰，因此可基本断定油溶性组分中不含丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯酰胺类共聚物，它最可能是原油或原油的几种组分的混合物。

2.3 水溶性组分的分析与讨论

实验结果表明，在用精度为0.01g的天平进行分析时，水洗前后残余物的重量变化不明显，表明有机溶剂洗涤后的堵塞物中基本不含有水溶性物质；将滤液(水)蒸干后，也未发现有明显残余，这也表明有机溶剂洗涤后的堵塞物中基本不含有水溶性物质。

2.4 不溶组分的分析与讨论

不溶组分为浅灰色粉末状物，约为14.2g，占总堵塞物量的43%其实有很少量的透明的晶粒，用手触摸时，感略有颗粒感，其照片如图4所示。

图4 不溶组分的照片

将不溶物研细，进行粉末X射线衍射分析，所得结果如下图5所示。

图5 不溶组分的粉末X射线衍射谱图

通过计算机软件，将所得谱图与软件自带的数据库中的数据进行比对，可知，此不溶物主要是由二氧化硅(31%，相对含量，下同)、正长石(10%)和方解石(59%)组成。

3 结果讨论

3.1 堵塞物主要是由水(25%)、油溶性组分(32%)和不溶性组分(43%)组成。

3.2 通过观察和红外分析可知，油溶性组分可能是原油或是原油的几个组分的混合物；通过与标准谱图对比可知，油溶性组分中不含有常规聚丙烯酰胺和聚丙烯酸及其酯体系的清水剂。通过观察和X射线衍射分析可知，不溶性组分主要是由二氧化硅(31%)、正长石(10%)和方解石(59%)组成。

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