超临界丙烷/正丁烷二元溶剂对沥青质-树脂-石蜡沉积物中正二十三烷的相平衡特性研究及其在油井防堵解堵中的应用

本研究针对原油开采中沥青质-树脂-石蜡（ARP）沉积导致的油井堵塞难题，采用超临界丙烷/正丁烷（0.306C3H8/0.694n-C4H10）二元溶剂，系统测定了ARP主要组分正二十三烷（n-C23H48）在403.15-443.15 K和7.3 MPa内的气液平衡（VLE）数据，揭示了溶剂组成与临界参数的调控机制，为开发高效环保的油井清洁技术提供了关键热力学依据。

　　

在原油开采和运输过程中，沥青质-树脂-石蜡（Asphaltene-Resin-Paraffin, ARP）沉积如同血管中的血栓，会严重阻塞油井管道。奥伦堡油田的ARP沉积物中，石蜡含量高达33.7%，这些固态烃类在温度压力变化时析出，造成每年数十亿美元的经济损失。传统机械刮削或化学清洗法不仅效率低下，还会产生环境污染。俄罗斯科学基金会资助的研究团队另辟蹊径，将目光投向具有“液体魔法”之称的超临界流体技术。

研究人员选择丙烷（C₃H₈）与正丁烷（n-C₄H₁₀）按0.306:0.694质量比配制的二元溶剂，其临界温度（389.5 K）和压力（4.41 MPa）远低于二氧化碳，更易在油井工况下实现超临界状态。团队通过高压光学池（VLE装置），首次系统测定了ARP模型化合物正二十三烷（n-tricosane）在403.15-443.15 K温度区间的相平衡数据。当压力升至7.3 MPa时，溶剂对正二十三烷的溶解度呈现显著的温度依赖性——在423.15 K时临界质量分数达0.121，此时溶剂密度与溶质化学势达到最佳匹配。

关键技术包括：采用静态分析法测定气液平衡（VLE）数据，通过紫外光谱和GC-MS分析提取物组成，并建立压力-温度-组成（PTw_Lw_G）相图。所有实验均采用奥伦堡油田实际ARP沉积物样本（含3.9%沥青质、30.55%树脂）进行验证。

【VLE数据研究】发现二元溶剂的溶解能力随温度升高而增强，443.15 K时正二十三烷临界质量分数提升至0.185。这种“热开关”效应源于超临界流体介电常数的温度敏感性。
【临界曲线分析】揭示压力对溶质溶解度的影响呈非线性特征，在近临界区（5-7 MPa）出现溶解度的突变拐点。
【实际应用验证】现场测试表明，在398-433 K和5-13 MPa条件下，该溶剂对ARP沉积物的提取率超过90%，同时实现管道内壁的原位清洁。

这项发表于《The Journal of Supercritical Fluids》的研究，首次建立了丙烷/正丁烷-重质烃体系的完整相图数据库。正如通讯作者abdulagatov ilmutdin M.指出，该成果不仅为预测ARP沉积风险区提供了热力学模型，更开创了利用油气田伴生气（丙烷/丁烷）实现“以废治废”的绿色技术路线。未来通过调节溶剂比例，可针对不同油田的ARP组成特性定制解堵方案，这对保障我国“一带一路”能源合作项目的管道安全具有重要参考价值。