CN101412567A - 一种复合多元油田水处理的阻垢剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种复合多元油田水处理的阻垢剂及其制备方法，所述的复合多元阻垢剂含有s－羧乙基硫代琥珀酸、乙二胺四亚甲基膦酸、2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸、水解聚马来酸酐、丙烯酸－丙烯酸羟丙酯－2－甲基－2′－丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、聚环氧琥珀酸，其中，组分按重量份数配比，活性物质必须达到本实验标定含量。制备时将聚环氧琥珀酸加入2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸；乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐；丙烯酸－丙烯酸羟丙酯－2－甲基－2′－丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s－羧乙基硫代琥珀酸分步制得的溶液混合，均匀搅拌50－90分钟并保持温度范围在12－48℃，即得用量少、适用范围广、在高碱、高硬、高温条件下也能发挥优越效能的复合多元油田水处理的阻垢剂。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发过程中使用的油田水处理的阻垢剂及其制备方法，特别是复合多元油田水处理阻垢剂及其制备方法。
背景技术
在油田开发过程中，采出水、注入水中不同程度的含有Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO3 2-、SO4 2-等成垢离子，随着外界环境(温度、压力等)的改变，导致地层、井筒和地面管线结垢。在油田中常见的是CaCO3垢、CaSO4垢、SrSO4垢、BaSO4垢等，也常把腐蚀产物，如FeCO3、FeS、Fe(OH)2、Fe2O3以及溶解度大、含量高、在一定条件下容易析出的物质(如氯化钠)包括在内。结垢影响了油田生产的正常进行，如何防止结垢已成为油田开发过程中的重要课题之一。
现在技术，油田使用的防垢技术有三种，分别是物理法、工艺法和化学法。物理法是应用物理仪器设备的特定功能抑制垢的形成，常用的是超声波、磁场、晶体技术等；工艺法是通过改变或控制某些工艺条件来破坏或减少垢的生成机会；化学法是通过加入化学防垢剂，利用防垢剂的络合增溶、分散、晶格畸变等作用阻止垢的形成，因其效果好、应用范围广、使用灵活等优点，在油田应用广泛。
阻垢剂发展经历了无机聚磷酸盐—有机磷酸(盐)—聚羧酸类—二元及三元含磷共聚物及二元及三元不含磷共聚物几个阶段，而低磷、无磷阻垢剂将是今后的发展方向。现有的用于油田水处理主要为有机膦酸(如HEDP等)或其复合产品，存在投加量过大，抗温性能差，适应范围窄差等缺点，较为单一化合物的阻垢剂已难以完全解决结垢问题，必须利用多药剂进行协同增效，急需要一种低投加量、适用范围广、在高碱、高硬、高温条件下也能发挥效能的复合多元阻垢剂。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种用量少，适用范围广、在高碱、高硬、高温条件下也能发挥优异效能的复合多元的用于油田水处理的阻垢剂。
本发明的另一个目的是提供一种简便、易操作的复合多元油田水处理阻垢剂的制备方法。
本发明的复合多元油田水处理的阻垢剂，所述的复合多元阻垢剂含有s-羧乙基硫代琥珀酸、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTCA)、水解聚马来酸酐(HPMA)、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物(AA/HPA/AMPS共聚物)、聚环氧琥珀酸(PESA)。
本发明的复合多元水处理的阻垢剂，各组分按重量数份配比，s-羧乙基硫代琥珀酸9-16份，乙二胺四亚甲基膦酸4-11份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸19-31份，水解聚马来酸酐14-31份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物4-11份，聚环氧琥珀酸19-31份配制。其中(市售成品标准)：s-羧乙基硫代琥珀酸活性物含量＝20％；乙二胺四亚甲基膦酸活性物含量＝30％；2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸活性物含量＝50％；水解聚马来酸酐固含量＝48％；丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物固含量＝30％；聚环氧琥珀酸固含量＝40％。
本发明的复合多元的油田水处理阻垢剂的制备方法为：a、将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌50-90分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌50-90分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合，均匀搅拌50-90分钟时并保持温度范围在12-48℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
本产品运用的s-羧乙基硫代琥珀酸是一种满足环保要求不含磷的新型阻垢剂，由于分子结构特殊，具有水溶性、生物降解性、在宽PH值范围内具有缓蚀和阻垢性能。
本产品运用的乙二胺四亚甲基膦酸与金属离子形成的大分子络合物疏松，可分散在水中或使硬垢变松软，对抑制碳酸钙、水合氧化铁和硫酸钙等都有效，对稳定硫酸钙的过饱和溶液最为有效，并且在200℃高温下也不分解；
本产品运用的2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸因其分子结构中同时含有磷酸基和羧基两种基团，使其能在高温、高硬度和高PH值的水质条件下，具有更高的阻垢性能，耐氯分解；
本产品运用的水解聚马来酸酐具有晶格歪曲和临界效应，阻垢分散性能优越，可应用于高PH值，能在175℃左右的温度下保持良好的阻垢性；
本产品运用的丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物阻碳酸钙垢、磷酸钙垢、稳定锌盐、分散氧化铁的性能非常好；
本产品运用的聚环氧琥珀酸是一种无磷、非氮有较好生物降解性能的阻垢剂，在高硬度高碱度水中阻垢率很高，在低剂量有很高的CaCO3阻垢率，对钡垢和锶垢有特效；
由于本发明将多种优选的阻垢成分以科学的比例搭配复合在一起，使各阻垢成分之间能够相互取长补短，并产生协同作用，能够对水中的各种成垢金属离子很好的络合，有效防止它们与成垢阴离子结合成垢，对水中的沉积物有很好的抑制和消除作用，有效破坏沉积物的晶格顺序是其由致密变得疏松，进而被稳定地分散在水中，适用于各种复杂的水质条件，这使得该产品具有了显著的创新点。
具体实施方式：
下面结合实施方案对本发明作进一步描述。复合多元油田水处理的阻垢剂实施方案如下：
方案1
复合多元油田水处理的阻垢剂，各组分按重量份数配比：s-羧乙基硫代琥珀酸9-16份，乙二胺四亚甲基膦酸4-11份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸19-31份，水解聚马来酸酐14-31份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物4-11份，聚环氧琥珀酸19-31份。
方案2
复合多元水处理的阻垢剂，优选重量份配比是：s-羧乙基硫代琥珀酸10-15份，乙二胺四亚甲基膦酸5-10份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸20-30份，水解聚马来酸酐15-30份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物5-10份，聚环氧琥珀酸20-30份。
具体实施例见表。
表中单位：公斤
方案3
复合多元水处理的阻垢剂，最佳重量份配比是：s-羧乙基硫代琥珀酸9-11份，乙二胺四亚甲基膦酸9-11份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸19-21份，水解聚马来酸酐29-31份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物9-11份，聚环氧琥珀酸19-21份。
其中，上述配比所用的s-羧乙基硫代琥珀酸活性物含量＝20％；乙二胺四亚甲基膦酸活性物含量＝30％；2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸活性物含量＝50％；水解聚马来酸酐固含量＝48％；丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物固含量＝30％；聚环氧琥珀酸固含量＝40％。
本发明所述的复合多元油田水处理的阻垢剂制备方法为：
方法1
将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌50-90分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌50-90分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合(次序不分先后)均匀搅拌50-90分钟时并保持温度范围在12-48℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
方法2
将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌65-85分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌65-85分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合，均匀搅拌65-85分钟时并保持温度范围在15-45℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
方法3
将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌60-70分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌60-70分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合，均匀搅拌60-70分钟时并保持温度范围在18-35℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
上述所得复合多元的油田水处理的阻垢剂为液体。
本发明所述复合多元的油田水处理阻垢剂在使用时，其投加量一般为5-50mg/L，其使用方法为：可将本剂直接投入到油田水之中，也可以将本剂加水稀释后再投加，稀释的比例根据现场实际情况确定。
本发明获得的复合多元油田水处理阻垢剂与市售的羟基亚乙基二膦酸(英文缩写：HEDP)、有机膦复配阻垢剂进行了性能对比试验，对比试验结果如下：1阻CaCO3垢试验
碳酸钙沉积法：以含有一定量Ca2+、HCO3 -的配制水和水处理剂制备成试液。在加热条件下促使碳酸氢钙加速分解为CaCO3。达到平衡后测定试液中的Ca2+浓度，Ca2+浓度愈大则药剂阻垢性能越好。
阻CaCO3垢的实验条件为：Ca2+质量浓度360mg/L，HCO3 -质量浓度1000mg/L，温度65℃，时间18h，试验结果见表1。
表1 CaCO3垢的阻垢率
2 阻BaSO4、SrSO4垢试验
阻BaSO4、SrSO4垢的性能测定是按照石油天然气行业标准SY/T5673-1993进行，实验条件为：Ba2+质量浓度185mg/L，SO4 2-质量浓度270mg/L，NaCL质量浓度7.5g/L；Sr2+质量浓度1837mg/L，SO4 2-质量浓度2470mg/L，NaCL质量浓度7.5g/L。试验结果见表2。
表2 BaSO4、SrSO4垢的阻垢率
从上述试验结果可以看出，采用本发明所述用于油田水处理的复合多元阻垢剂投加量为10mg/L时对CaCO3的阻垢率超过99％；投加量为20mg/L时对BaSO4的阻垢率超过91％；投加量为30mg/L时对SrSO4的阻垢率超过92％；阻垢力强且稳定，处理效果均优于对比药剂。
Claims (7)
1、一种复合多元油田水处理的阻垢剂，其特征在于：所述的复合多元阻垢剂含有s-羧乙基硫代琥珀酸、乙二胺四亚甲基膦酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、水解聚马来酸酐、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、聚环氧琥珀酸。
2、按照权利要求1所述的复合多元水处理的阻垢剂，其特征在于：各组分按重量份配比，s-羧乙基硫代琥珀酸9-16份，乙二胺四亚甲基膦酸4-11份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸19-31份，水解聚马来酸酐14-31份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物4-11份，聚环氧琥珀酸19-31份。
3、按照权利要求1、2所述的复合多元水处理的阻垢剂，其特征在于：优选重量份配比是：s-羧乙基硫代琥珀酸10-15份，乙二胺四亚甲基膦酸5-10份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸20-30份，水解聚马来酸酐15-30份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物5-10份，聚环氧琥珀酸20-30份。
4、按照权利要求1、2所述的复合多元水处理的阻垢剂，其特征在于：最佳重量份配比是：s-羧乙基硫代琥珀酸9-11份，乙二胺四亚甲基膦酸9-11份，2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸19-21份，水解聚马来酸酐29-31份，丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物9-11份，聚环氧琥珀酸19-21份。
5、一种复合多元的油田水处理阻垢剂的制备方法为：a、将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌50-90分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌50-90分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合，均匀搅拌50-90分钟时并保持温度范围在12-48℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
6、按照权利要求5所述的复合多元水处理的阻垢剂制备方法，其特征在于，优选制备方法是：a、将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌70-80分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌70-80分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合，均匀搅拌70-80分钟时并保持温度范围在15-45℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
7、按照权利要求5所述的复合多元水处理的阻垢剂制备方法，其特征在于，最佳制备方法是：a、将聚环氧琥珀酸加入2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸中混聚，搅拌60-70分钟时待用；b、将乙二胺四亚甲基膦酸加入水解聚马来酸酐中混聚，搅拌60-70分钟时待用；c、将丙烯酸-丙烯酸羟丙酯-2-甲基-2′-丙烯酰胺基丙基磺酸三元共聚物、s-羧乙基硫代琥珀酸和a、b步制得的溶液混合，均匀搅拌60-70分钟时并保持温度范围在18-35℃，即得复合多元用于油田水处理的阻垢剂。
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