CN101139718A - 多效固体缓蚀阻垢棒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防腐产品，特别是一种缓慢释放的多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：它由下述重量百分比的组份组成：高分子成型剂8～10％；缓蚀阻垢剂15～20％；增效剂30～35％；粘结剂为10％；表面活性剂2～6％；水20～35％。具有缓慢释放的缓蚀、防蜡和阻垢综合作用；管柱保护的范围大；成本低，效果稳定；具有缓慢释放、兼有缓蚀和阻垢及防蜡效果；现场加药方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种防腐产品，特别是一种缓慢释放的多效固体缓蚀阻垢棒。
背景技术
在油气开采过程中，由于高流速和各种腐蚀介质的联合作用，套管、油管以及地面管线遭到异常剧烈的腐蚀和磨蚀，导致设备的寿命减短，影响油井产量，造成巨大经济损失。
长期以来油田普遍采用间歇注入液体缓蚀剂方法防腐，遇到了以下问题：①油气井产液量大且流速高，投加的液体缓蚀剂易被快速带出，缓蚀剂的有效保护周期短；②从油套环空加入的液体缓蚀剂难以到达工作阀以下井段，有30％-50％的管柱得不到保护；③投加液体缓蚀剂要动用高压注液泵、容器及载泵车等地面设备措施，管理难度大。而且加药不均、药剂消耗大、投加工作量大，药剂补充量不易控制、效果不稳定；④对于有封隔器的井，封隔器以下井段不能形成保护；⑤对于边远井，使用不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种多效固体缓蚀阻垢棒的组合物，以便解决现有技术存在的上述问题，用本发明的这种组合物所形成的阻垢棒，具有缓慢释放的缓蚀、防蜡和阻垢综合作用；管柱保护的范围大；成本低，效果稳定；具有缓慢释放、兼有缓蚀和阻垢及防蜡效果；现场加药方便。
本发明的另一个目的是提供上述组合物的一种制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：它由下述重量百分比的组份组成：高分子成型剂8～10％；缓蚀阻垢剂15～20％；增效剂30～35％；粘结剂为10％；表面活性剂2～6％；水20～35％。
所述的制备本发明的组合物的工艺过程是：按上述组合物重量百分比配方制备，将原料聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物与增效剂混合均匀，加入20～35％的水，用10％硼砂缓冲液调节缓蚀阻垢剂的PH值至10，然后缓慢加入高分子成型剂，搅拌，在80-140℃下捏合机捏合5-6小时，捏合过程中加入上述组合物总量1％的催化剂过硫酸胺，待捏合物接近干燥时，加入表面活性剂，反应物迅速干燥，粉碎，加入粘结剂，加工成棒型即为成品。
所述的高分子成型剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺。
所述的缓蚀阻垢剂为聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物。
所述的增效剂为氯化锌、氧化锌。
所述的粘结剂为环氧树脂、硬脂酸钙。
所述的表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠。
本发明的缓蚀的特点是：
缓蚀剂分子的极性基与非极性基之间，有适当的“两性均衡”，即极性基能牢固地吸附在金属表面上，非极性基能有效地覆盖全部金属表面。极性基所产生的吸附作用是因为许多金属具有未占据的空d轨道易于接收电子，而极性基又具有一定的供电子的能力，二者形成配位键而发生化学吸附。同时缓蚀剂的缓蚀性能和缓蚀剂分子中亲水基团也有关，在缓蚀剂发生缓蚀作用的过程中，憎水基团远离金属表面形成一种疏水层，对金属表面起到外围频蔽作用，并对参与反应物种向腐蚀界面系的迁移起到阻碍作用，从而对缓蚀剂的缓蚀性能发生影响，而亲水基团可以有效地提高缓蚀剂的水溶性来增强缓蚀剂的缓蚀性能。本发明选用一种有机磷酸盐作为主要的缓蚀组份，配以增效剂增强缓蚀效果。
有机缓蚀剂分子是由电负性较大的O、N、S、P等原子为中心的极性基与C、H原子组成非极性烷基所组成。这些性能不同的基团在金属表面起不同的作用。为使少量缓蚀剂充分发挥缓蚀作用，阻垢剂通过吸附络合一部分钙、镁离子形成六元络合物，起分散作用和增溶作用；减少钙、镁、钡离子与硅酸根、碳酸根等形成盐垢晶核的数目和成垢机会。使晶格畸变和去活化，阻止脱水后的二氧化硅晶体的正常生长，使其不能形成垢块；本发明选用的有机羧酸聚合物是一种含有大分子链的高分子化合物，由于静电斥力，增溶和畸变作用存在，因而对多种垢具有较好的分散能力。并且由于固化过程中高聚物的网架结构，使产品具有一定的防蜡效果。本发明采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺作为高分子成型剂，聚合度的大小决定了多效固体阻垢棒的释放速度。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
图1是实施例1监测10天的线性极化腐蚀速度和点蚀系数示意图；
图2是自腐蚀电位随时间的变化曲线(固体)；
图3是塔菲尔极化曲线(固体)；
图4是电化学阻抗谱图(固体)。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，需要说明的是本发明不局限于本实施例。
实施例1
多效周体阻垢棒组分由以下重量百分比组份组成：聚乙烯醇8％；聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸15％；氯化锌30％；环氧树脂10％；十二烷基二甲基苄基氯化铵2％；清水35％。
本发明的组合物的制备工艺过程是：按上述组合物重量百分比配方制备，将原料聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物与氯化锌混合均匀，加入上述组方重量百分比例的水，然后缓慢加入聚乙烯醇，搅拌，在80℃下捏合机捏合5小时，捏合过程中加入上述组合物总量1％的催化剂过硫酸胺，待捏合物接近干燥时，加入十二烷基二甲基苄基氯化铵，反应物迅速干燥，粉碎，为便于加工成型加入环氧树脂，加工成型即为成品。
实例1所述的缓蚀阻垢棒连续监测10天的线性极化腐蚀速度和点蚀系数如图1所示。
从试验结果可以看出：随着监测时间的延长，线性极化腐蚀速率和(LPR)和点蚀系数(PF)逐渐下降趋于平稳，表现出良好的缓蚀性能。阻垢率达到79％。
通过连续监测10天可以看出线性极化腐蚀速率和(LPR)的变化趋势如图1所示。
从图1可以看出：随着时间的延长，有效成分的不断释放，线性腐蚀速率(LPR)被控制在标准小于0.076mm/y以下。点蚀系数(PF)处于安全界限内(小于0.1)
对该实施例所述的固体缓蚀阻垢棒进行了四口井的现场试验，其效果如下：
对缓蚀阻垢棒加入前后的水样进行监测，，表现出良好的缓蚀、阻垢特性。
实施例2
多效固体阻垢棒组分由以下重量百分比组份组成：聚丙烯酰胺10％；聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸20％；氧化锌35％；硬脂酸钙10％；十二烷基二甲基苄基氯化铵5％；清水20％。
本实施例的制备工艺及参数同实施例1，较实施例1不同的是：在配制过程中高分子成型剂用聚丙烯酰胺替代了聚乙烯醇，增效剂用氧化锌替代了氯化锌，粘结剂用硬脂酸钙替代了环氧树脂，本实施例工艺过程及工艺参数如下所述：
按上述组合物重量百分比配方制备，将原料聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物与氧化锌混合均匀，加入上述重量百分比例的水，用10％硼砂缓冲液调节缓蚀阻垢剂的PH值至10，然后缓慢加入聚丙烯酰胺，搅拌，在100℃下捏合机捏合5.5小时，捏合过程中加入上述组合物总量1％的催化剂过硫酸胺，待捏合物接近干燥时，加入十二烷基二甲基苄基氯化铵，反应物迅速干燥，粉碎，加入硬脂酸钙，加工成型即为成品。
实施例3
本发明组方由下述重量百分比的组份组成：聚乙烯醇9％；聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸18％；氯化锌32％；环氧树脂10％；十二烷基苯磺酸钠6％；清水25％。
本实施例的制备工艺及参数同实施例1，较实施例1不同的是：在配制过程中表面活性剂用十二烷基苯磺酸钠替代了十二烷基二甲基苄基氯化铵，本实施例工艺过程及工艺参数如下所述：
按上述组合物重量百分比配方制备，将原料聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物与氯化锌混合均匀，加入上述重量百分比例的水，用10％硼砂缓冲液调节缓蚀阻垢剂的PH值至10，然后缓慢加入聚乙烯醇，搅拌，在140℃下捏合机捏合6小时，捏合过程中加入上述组合物总量1％的催化剂过硫酸胺，待捏合物接近干燥时，加入十二烷基苯磺酸钠，反应物迅速干燥，粉碎，加入环氧树脂，加工成型即为成品。
下面通过本发明的缓蚀效果试验对本发明做进一步说明。
实验采用美国-普林斯顿PARSTAT2263-2电化学综合测试系统，如图3所示，在微机控制的电化学测试系统(263A-1)上进行自腐蚀电位测试，并以0.2mv/s的扫描速率进行慢速电化学极化曲线的扫描实验，试验装置如图3.1。实验材料为Q235-A钢，试样的尺寸为15×15×3mm，将试样用环氧树脂镶嵌，有效工作面积为2.16mm2。实验在25±2℃下进行。测量工作电极在空白溶液和加有缓蚀阻垢剂的溶液的极化曲线，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极采用的是铂电极。
(1)自腐蚀电位随时间的变化曲线(固体)如图2所示：
从图上可以看出：加入缓蚀阻垢剂后，体系的自腐蚀电位大大增加，表明缓蚀阻垢剂的加入使得腐蚀反应难以进行，较为直观地验证了缓蚀阻垢剂的缓蚀性能。
(2)塔菲尔极化曲线(固体)如图3所示：
分别测量未加缓蚀阻垢剂体系和加有缓蚀阻垢剂体系的塔菲尔极化曲线，可以看出加入缓蚀阻垢剂之后，体系的腐蚀电流减小，从而腐蚀速率下降。
(3)阻抗测试：(固体)
另外，从阻抗图4中可以看出，由于缓蚀阻垢剂的加入，阻抗增大，腐蚀反应发生的能位增加，使得腐蚀难以继续。
本发明能够缓慢释放的具有缓蚀、防蜡和阻垢综合作用，这种固体缓蚀阻垢棒不是简单的将缓蚀阻垢剂做成固体，而是通过高分子化合物的包裹作用，可以控制释放速度，达到长期有效的目的。所形成的共聚物将缓蚀阻垢有效成分包裹起来。当固体缓蚀阻垢棒溶入水中时，首先共聚物溶胀，慢慢释放有效成分，直至有效成分全部溶于水中。而且现场直接投加于井内相比于传统的液体缓蚀剂的加药工艺而言，简单而且降低劳动强度。通过室内评价和四口试验并、两个区块的现场应用结果表明：该固体缓蚀阻垢棒具有良好的缓蚀阻垢及防蜡效果。能有效地抑制腐蚀。延长检泵周期。
该产品具有缓慢释放的性能，从而起到长期保护的效果，亦可防止药剂浓度过高造成的药剂损耗。药剂释放浓度适当且保持稳定，对皮肤刺激小，不污染水质。
试验结果表明：产品使用初期，由于固体缓蚀阻垢剂释放比较缓慢，较之液体缓蚀阻垢剂的缓蚀率有所降低，但当浓度不断增加以后，缓蚀率将不断提高；阻垢率由于固化过程中高聚物的引入而与液体缓蚀阻垢剂相比有所提高，其原因在于高聚物的网架结构增大了鳌合能力。并且由于固化过程中高聚物得网架结构，使产品具有一定的防腊效果。室内评价缓蚀率分别为94.4％(挂片法)和93.5％(电化学法，阻垢率为79.8％。防腊率为71.4％。
本产品的开发有利于节约成本，简化加药工艺，降低劳动强度，而且可以保证缓蚀阻垢效果的长期有效性。
该产品在长庆油田采油一厂张渠作业区进行了五口井的现场试验结果表明：腐蚀速率明显降低，结垢、结蜡现象明显减轻。为该产品下一步的推广应用奠定了基础。
Claims (7)
1.多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：它由下述重量百分比的组份组成：高分子成型剂8～10％；缓蚀阻垢剂15～20％；增效剂30～35％；粘结剂为10％；表面活性剂2～6％；水20～35％。
2.根据权利要求1所述的多效固体缓蚀阻垢棒的制备组合物的工艺过程是：按上述组合物重量百分比配方制备，将原料聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物与增效剂混合均匀，加入20～35％的水，用10％硼砂缓冲液调节缓蚀阻垢剂的PH值至10，然后缓慢加入高分子成型剂，搅拌，在80-140℃下捏合机捏合5-6小时，捏合过程中加入上述组合物总量1％的催化剂过硫酸胺，待捏合物接近干燥时，加入表面活性剂，反应物迅速干燥，粉碎，加入粘结剂，加工成棒型即为成品。
3.根据权利要求1所述的多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：所述的高分子成型剂为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：所述的缓蚀阻垢剂为聚马来酸酐和羟基亚乙基二膦酸的1∶1混合物。
5.根据权利要求1所述的多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：所述的增效剂为氯化锌、氧化锌。
6.根据权利要求1所述的多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：所述的粘结剂为环氧树脂、硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的多效固体缓蚀阻垢棒，其特征是：所述的表面活性剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠。
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