黃 孟，石華前

(中海油能源發(fā)展工程技術(shù)油田化學(xué)分公司，廣東 惠州 516086)

海上石油平臺(tái)在生產(chǎn)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)不可預(yù)知的問題[1-4]。目前，南海東部某油田，其生產(chǎn)流程中一級(jí)分離器后的過濾器被堵塞，針對(duì)該堵塞物需要查找原因，以便制定相應(yīng)的對(duì)策。該油田使用了一種清水劑產(chǎn)品，該清水劑屬于甲基丙烯酸及其酯類化合物或丙烯酰胺類化合物。通過對(duì)堵塞物的分析研究，結(jié)果顯示，該堵塞物不是由清水劑造成，排除了清水劑的因素。

1 試驗(yàn)部分

1.1 水的分離及分析

取32.6g堵塞物置于燒瓶中，加入86mL二甲苯，加熱至回流，利用水和二甲苯共沸這一特性分離出其中的水份，并記錄分出的水量。

1.2 殘余物中油溶組分的分離及分析

將1.1中的殘余物過濾，收集濾渣并置于100 mL的小燒杯中，加入約50毫升沸程為60～90℃的分析純石油醚，充分?jǐn)嚢韬笥貌际下┒烦闉V，收集固體不溶物，按同樣的方法分別用石油醚、二甲苯將殘余物洗至濾液基本無色，最后再用丙酮洗滌兩次，合并濾液，并將殘余物置于烘箱中于105℃下烘干，稱重，記錄。然后采用減壓蒸餾的方法將濾液中的石油醚、二甲苯和丙酮等易揮發(fā)組分除去，剩余的物質(zhì)(油溶性組分)留樣進(jìn)行紅外光譜分析。

1.3 殘余物中水溶組分的分離及分析

將1.2中干燥后的殘余物加入到約50mL去離子水中，充分?jǐn)嚢韬笥貌际下┒烦闉V，重復(fù)兩次，合并濾液。最后將不溶的殘余物置于烘箱中于105℃下烘干，稱重，記錄。然后采用減壓蒸餾的方法將濾液中的水份去除，剩余的物質(zhì)(水溶性組分)留樣進(jìn)行紅外光譜分析，最終不溶于油相也不溶于水相的殘余物(不溶性組分)烘干后進(jìn)行X射線衍射分析。

1.4 儀器分析

將油溶性組分、水溶性組分和不溶性組分分別按進(jìn)行稱重，紅外，X射線等分析測試。

2 分析與討論

2.1 堵塞物中水份含量為8.0g，約占總堵塞物量的25%。

2.2 油溶性組分的分析與討論

去除有機(jī)溶劑后的油溶組分重約10.4g，約占總堵塞物量的32%，其照片如圖1所示，從圖1中可以看出，油溶組分為黑色粘稠狀物質(zhì)，極其類似原油。

圖1 油溶組分的照片

油溶組分的紅外光譜圖如圖2所示。

圖2 油溶組分的紅外光譜圖

其中，位于3400cm-1左右的峰是由某些極性基團(tuán)如-OH、-NH和/或-SH等的振動(dòng)引起；位于2850～2970 cm-1之間的一系列峰是由烷烴中的甲基和亞甲基引起；位于1450 cm-1左右的峰歸屬為直鏈烷烴中甲基的振動(dòng)；位于1580 cm-1左右的峰則可能由某些芳烴上的碳?xì)湔駝?dòng)引起；而波數(shù)低于1000 cm-1的指紋區(qū)的峰歸屬則不能確定，可能是由各種復(fù)雜的化合物引起。

從以上分析可知，油溶性組分主要是由各種烷烴和芳烴組成，即油溶組分可能是原油或原油的幾種組分的混合物。

通常，油田污水系統(tǒng)中常用的清水劑的主組分均為甲基丙烯酸及其酯類化合物或丙烯酰胺類化合物，而在這兩大類聚合物的紅外光譜中，其典型的特征振動(dòng)峰為位于1740 cm-1(甲基丙烯酸及其酯類化合物)或1680 cm-1(丙烯酰胺類化合物)左右處的羰基(C=O)的振動(dòng)峰。因此只需要將油溶性組分的紅外光譜圖與上述兩類化合物的紅外光譜圖進(jìn)行比較即可得知油溶性組分中是否含有上述組分。

圖3給出的是上述兩類聚合物的典型化合物的紅外光譜圖。其中藍(lán)線是聚甲基丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯(2∶5)的共聚物的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜，紅線是聚丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜。

圖3 聚甲基丙烯酸與甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酰胺的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜

通過將這兩張標(biāo)準(zhǔn)譜圖與油溶性組分的紅外光譜圖進(jìn)行比對(duì)，可發(fā)現(xiàn)油溶性組分中沒有兩張標(biāo)準(zhǔn)譜圖中所具有的強(qiáng)而尖的、位于1740或1680 cm-1左右的羰基振動(dòng)峰，因此可基本斷定油溶性組分中不含丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯酰胺類共聚物，它最可能是原油或原油的幾種組分的混合物。

2.3 水溶性組分的分析與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在用精度為0.01g的天平進(jìn)行分析時(shí)，水洗前后殘余物的重量變化不明顯，表明有機(jī)溶劑洗滌后的堵塞物中基本不含有水溶性物質(zhì)；將濾液(水)蒸干后，也未發(fā)現(xiàn)有明顯殘余，這也表明有機(jī)溶劑洗滌后的堵塞物中基本不含有水溶性物質(zhì)。

2.4 不溶組分的分析與討論

不溶組分為淺灰色粉末狀物，約為14.2g，占總堵塞物量的43%其實(shí)有很少量的透明的晶粒，用手觸摸時(shí)，感略有顆粒感，其照片如圖4所示。

圖4 不溶組分的照片

將不溶物研細(xì)，進(jìn)行粉末X射線衍射分析，所得結(jié)果如下圖5所示。

圖5 不溶組分的粉末X射線衍射譜圖

通過計(jì)算機(jī)軟件，將所得譜圖與軟件自帶的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可知，此不溶物主要是由二氧化硅(31%，相對(duì)含量，下同)、正長石(10%)和方解石(59%)組成。

3 結(jié)果討論

3.1 堵塞物主要是由水(25%)、油溶性組分(32%)和不溶性組分(43%)組成。

3.2 通過觀察和紅外分析可知，油溶性組分可能是原油或是原油的幾個(gè)組分的混合物；通過與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)比可知，油溶性組分中不含有常規(guī)聚丙烯酰胺和聚丙烯酸及其酯體系的清水劑。通過觀察和X射線衍射分析可知，不溶性組分主要是由二氧化硅(31%)、正長石(10%)和方解石(59%)組成。

[1] 修海媚，馮浦涌，彭雪飛，等. 海上油田注聚井堵塞原因及污染規(guī)律研究[J].化學(xué)工程與裝備. 2015,5:221-223.

[2] 高東升，邢希金，唐曉旭,等.蓬萊19-3油田注入水堵塞機(jī)理[J].油氣田地面工程,2013,9(32):52-53.

[3] 鄭俊德，張英志，任 華,等.注聚合物井堵塞機(jī)理分析及解堵劑研究[J].石油勘探與開發(fā),2004,6(31):108-111.

[4] 董正亮，陳大鈞，侯緒林,等.龍崗礁灘氣藏氣井垢污分析及堵塞機(jī)理研究[J].天然氣與石油,2014,2(32):49-52.