2.1.3  沥青质扫描电镜（SEM）分析

        将经过回流抽提得到的沥青质颗粒研磨成粉末并制片，放入SEM中观察，对其结构进行分析，结果如图3。

        经过抽提得到的沥青质颗粒聚集体表面较为平整，有少量小裂缝和突起，整体的形状和平整度都较为集中固定。图像表明沥青质是一种具有规则形态的固体，其分子缔合、聚沉形成的结构相当致密，也证明了沥青质聚集体会阻碍原油的流动。

2.2  高效沥青分散剂的研制

2.2.1  单一有机溶剂优选

        需要从成本、溶解沥青质效果、对原油的影响和环保等多方面因素综合考虑并筛选高含沥青质沉积物有机溶剂。本实验通过前期调研选取了12种有机溶剂开展评价实验。具体实验步骤参考1.3，结果见表3。

        上述12种有机溶剂对沥青质沉积物均具有一定的溶解能力，其中芳烃溶剂LY溶解率为83%，溶解效果高于其他有机溶剂。这是因为芳烃溶剂LY属于含有芳香环的极性溶剂，而沥青质分子结构中含有亚甲基、甲基、氨基、羟基、羧基等基团以及芳香环或芳杂环，极性较大；基于相似相溶原理，芳烃溶剂LY有助于减弱沥青质分子间π-π键的相互作用力，能够有效地抑制沥青质的沉积。后续实验选取芳烃溶剂LY作为主剂，考察添加不同类型表面活性剂对溶解沥青质沉积物性能的影响。

2.2.2  表面活性剂优选及加量优化

（1）不同类型表面活性剂优选

        表面活性剂的选择要求其不仅可以溶解分散沥青质，还能和主体有机溶剂良好互溶而不会对主体溶剂各方面性能产生影响，同时应具有一定抑制沥青质沉积的作用，阻碍沥青质分子间的聚集。本实验选用烷基水杨酸钙、N-N-二（羟基乙基）椰油酰胺、壬基酚、span-80、span-60、op-4、op-10、AEO-9、石油磺酸盐等9种抑制分散型表面活性剂与芳烃溶剂LY复配。同时，为了提高表面活性剂和主剂对沥青质的渗透作用，增强溶解沥青效果，选用了醇类或醇醚类互溶剂。分别选取了1，6-己二醇，乙二醇丁醚，正戊醇和正辛醇4种常用的互溶剂。向优选出的芳烃溶剂LY中加入1.0%的表面活性剂，测算含有表面活性剂的有机溶剂对沥青质的溶解率，实验结果见表4。

        当主剂中加入表面活性剂壬基酚、op-4、石油磺酸盐、正戊醇时，沥青质溶解率有明显提升，说明这4种表面活性剂与主剂芳烃溶剂LY有较好的协同作用。当壬基酚、op-4、正戊醇这3种表面活性剂的质量分数为1.0%时，溶解率提升了2%~3%，其中主剂芳烃溶剂LY复配石油磺酸盐溶解沥青质的效果最好，溶解率可以达到87%。上述4种表面活性剂通过产生协同效应与主剂芳烃溶剂LY互溶，提高了添加剂的作用效果。

        一般来说，在保证化学添加剂油溶性的前提下，通过提高添加剂头部官能团的极性和酸性可以加强添加剂与沥青质之间的相互作用，从而进一步提升其稳定性。Wiehe等在十二烷基苯的基础上比较了头部基团为酚基、氨基、磺酸基和羧基时分散剂作用效果的差异，结果表明头部基团为磺酸基时分散剂作用效果最好。原因是磺酸基与氨基相比具有酸性，且与羧基和酚基相比极性更强，这说明了添加剂头部基团具有极性和酸性的重要性。本实验也证实了具有强极性和强酸性的磺酸基团能够增强主剂芳烃溶剂LY对沥青质分子的溶解分散能力。该基团在促进氢键形成的同时可进一步稳定沥青质分子和分散剂分子之间的作用力，从而形成一定的空间位阻，这有助于破坏缔合体中沥青质分子之间的相互作用，达到抑制沥青质沉积的目的。

（2）表面活性剂加量优化

        进一步考察了表面活性剂的最佳加量。分别在优选出的主剂芳烃溶剂LY中加入0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的壬基酚、op-4、石油磺酸盐、正戊醇，实验结果如图4。

        随正戊醇和壬基酚添加剂投入量的增大，主剂芳烃溶剂LY溶解沥青质沉积物效果得到提升，加量为1.0%时溶解率提升到85%；但随op-4和石油磺酸盐加量的增加，主剂芳烃溶剂LY复配体系的溶解效果不再明显变化，最佳加量分别为0.8%、0.2%。这是因为当表面活性剂加量超过一定值后才会起到分散剂的作用，其作用随着加量的增加而更有效，但当加量低于临界值时表面活性剂会与沥青质聚集体共沉，起到絮凝沉降剂的作用。Lima等研究了不同相对分子质量的聚腰果酚与不同聚合程度的磺化聚苯乙烯对沥青质的稳定作用，发现这些物质在低浓度时是絮凝剂，在高浓度时才是分散剂。

2.2.3  高效沥青分散剂配方优化

        根据前文的实验结果，得到两套以芳烃溶剂LY为主体的沥青分散剂配方，分别是LYH-1（芳烃溶剂LY+1.0%正戊醇+1.0%壬基酚+0.2%石油磺酸盐），LYH-2（芳烃溶剂LY+1.0%正戊醇 +1.0%壬基酚+0.8%op-4）。固定反应时间为2 h和反应温度为30 ℃，测定配方LYH-1和LYH-2对沥青质沉积物作用后溶解率随温度的变化，考察反应温度和反应时间对上述两个配方的影响，结果如图5。

        图5（a）中，固定反应时间为2 h，随温度的升高两种配方的溶解率均呈上升趋势。当温度在30~50 ℃区间内，溶解率迅速升高至90%以上；当温度在50~90 ℃区间内，配方溶解率上升不明显。固定反应温度为30 ℃，为直观地观察LYH-1和LYH-2的作用效果随时间的变化，分别考察了沥青质沉积物反应1~8 h溶解率的变化，如图5（b）。两种配方的溶解率随着反应时间的延长呈现先增大后趋于平缓的趋势。反应时间超过4 h后，两种配方对沥青质沉积物的溶解率均达到93%以上，且继续增加反应时间溶解率无明显增加，说明沥青质溶解已经达饱和状态。

        配方LYH-1对沥青质沉积物的溶解效果十分显著，其最佳反应温度为50 ℃，最佳反应时间为4 h，在该条件下的溶解率为97%。说明LYH-1与沥青质分子发生了更强烈的分子间作用，通过氢键渗透、π-π相互作用拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，使其分子间距变得更加松散，从而抑制沥青质沉积物的聚集。