CN101735896A

CN101735896A - 油井水泥清洗剂

Info

Publication number: CN101735896A
Application number: CN200910244906A
Authority: CN
Inventors: 刘秀军; 万菊; 乔志军
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2010-06-16

Abstract

油井水泥清洗剂，它涉及一种有效去除金属表面残留油井水泥垢层的清洗剂。本发明解决了金属表面残存的油井水泥难以渗透、难以去除的问题，且可有效防止清洗过程中清洗剂对金属表面的腐蚀。本发明所提供的清洗剂配方为：固体有机酸1％～30％、氟化物5％～30％、表面活性剂0.1％～15％、缓蚀剂0.1％～5％等复配成一种混合溶剂，余量为去离子水，制得一种油井水泥清洗剂。本发明的清洗剂适用于多种金属及其合金的水泥垢层清除，具有较高的渗透性，可使机械设备、仪器上残存的水泥垢层清洗彻底，提高工作效率，使用安全可靠。

Description

油井水泥清洗剂

技术领域

本发明涉及一种油井水泥清洗剂，它涉及一种对金属表面油井水泥垢层具有高渗透性、清洗效果较好，且可有效防止清洗过程中清洗剂对金属表面腐蚀破坏的清洗剂。

背景技术

常用油井水泥一般是通过粉磨硅酸盐水泥熟料而制成，主要成分为硅酸钙以及少量熔剂矿物。油井水泥广泛用于石油和天然气的钻井固井等注水泥作业，也可用于水井、盐井、污水处理井和地热井的封固。油井水泥的广泛使用，为其凝固后的除垢工作带来很大难度。尤其是油气田进入中后期开发后，大量的使用到油井水泥，这就必然导致很多机械设备、精密仪器等与水泥无可避免的接触，在使用过后也无法避免残存的水泥垢层。一般的设备、仪器等使用后必须用清水冲洗，但残留的水泥垢层很难完全冲洗干净，或进行冲洗的水形成的水垢沉积、硬化后减少了某些设备和精密仪器的原有性能，影响了设备、仪器的精度和使用寿命。目前使用的清洗方法主要有浸洗法、喷洗法、以及超声波清洗法等，但这些方法都需要使用清洗剂。

目前国内外关于清洗剂的相关报道，更多的是侧重于对阻垢剂的研究。研究的较为深入的主要有天然高分子化合物，如最早被应用于冷却水系统中的葡萄糖酸钠、淀粉、纤维素、单宁、木质素、壳糖等。这类聚合物的特点是其分子中含有许多酚羟基，抑制了Ca²⁺、Mg²⁺等盐垢的晶体生长。但是，由于天然聚合物性能不是很稳定、易分解、投入量大、杂质含量高、费用高，阻垢和分散效果均不及合成的聚合物阻垢剂，现在已经很少使用。还有有机膦酸盐和膦基羧酸类，如多元醇磷酸酯(PAPE)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)、乙二胺四叉膦酸(EDTMP)，二乙烯三胺五甲叉膦酸(TDPMP)等，其特点是羟基与膦酸基存在于同一分子中，由于其分子上同时有-PO(OH)和-COOH，因而兼有阻垢与缓蚀的特点。对许多金属离子(如Ca²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等)具有优异的鳌合能力，甚至对这些金属的无机盐类如CaSO₄、Ca₃(PO₄)₂、MgSO₄等也有较好的去活化作用，故主要应用于防碳酸盐垢。聚合物阻垢剂，例如聚丙烯酸(PAA)、聚马来酸(HPMA)等，这类阻垢剂起主要作用的是聚合物中的-COOH基团，它对Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺等具有较强的鳌合能力，不仅有分散和凝聚作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而达到阻垢和防垢的目的，主要应用于防硅酸盐垢。而复合型阻垢剂主要应用于防复合垢。

以上虽对阻垢剂进行了较为深入的研究，但并未提出一种能有效清除油井水泥垢层的清洗剂配方，对完全清除油井水泥垢层的艰巨任务仍然不足，仅能够作为对油井水泥清洗剂配方的理论依据，不能直接应用到生产过程中。且针对不同的清洗要求、清洗方式和清洗环境，以上的试剂，其单一组分难以达到理想的清洗效果，为满足不同的要求，需要与其他具有不同性质的试剂复配，发挥协同作用。

中国发明专利200410084072.5公开了一种机动车水箱常温水垢清洗剂及其使用方法，主要组成为氨基磺酸或草酸70％～99％，六亚甲基四胺0.01％～10％，天津若丁0.05％～10％，渗透剂JFC0.01％～10％。用此清除水垢，操作简便，不会产生硫氧化物等有害物质，能快速除垢，对有色金属器壁的侵蚀率低等优点。

南非专利ZA9008729将羧酸丙烯磺酸共聚物、有机膦酸和次磷酸丙烯酸调聚物进行复配，从而作为水系统如锅炉、水箱的阻垢剂。

Betz公司的专利US5100558采用HEDP、聚氧乙烯和丙烯酸与丙烯基羟丙基磺酸醚共聚物(PAA/AHPSE)的复配配方用来控制硅垢的沉积。

上述这些专利或是仅从阻垢方面或是从缓蚀方面进行研究的，实际的油井水泥垢层清除过程必须同时考虑到除垢、缓蚀和阻垢三方面的共存效果才能对清除和防治油井水泥垢层起到应有的作用。而对于某些精密仪器，往往使用这类清洗剂清洗数次之后，会失去原有精度，无法正常使用。并且该领域的研究多集中在具有高度针对性的相关理论研究方面，例如单纯针对水垢、硫酸盐垢等。这些方面的研究虽取得了一定进展，但却存在清洗条件要求高，如需要高温、超声波或所需处理时间过长等，难以满足工业化生产的要求。另外，目前国内外水泥清洗剂的研发、筛选仍依赖于实验或经验外推法，直接根据其使用环境进行设计的例子很少，易造成时间、人力、物力的浪费。

因此，针对油井水泥的特性，本发明研制出一种适合于油井水泥的清洗剂，在保证较高清洗效果的情况下，可在室温条件下完成对水泥垢层的清洗，并可有效防止清洗过程中清洗剂对金属表面腐蚀破坏的清洗剂。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺陷，而提供一种一种对金属表面油井水泥垢层具有高渗透易清洗的清洗剂，使机械设备、仪器上残存的水泥垢层清洗彻底，还能缩短清洗时间，提高工作效率，且可有效防止清洗过程中清洗剂对金属表面腐蚀破坏，有效降低生产成本，使用安全可靠。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

本发明所提供的油井水泥清洗剂，包括固体有机酸、含氟酸、表面活性剂、缓蚀剂以及去离子水；

本发明所提供的油井水泥清洗剂，各组分其质量百分比为：固体有机酸1％～30％、氟化物5％～30％、表面活性剂0.1％～15％、缓蚀剂0.1％～5％，余量为去离子水；

本发明所提供的清洗剂，所述的固体有机酸为柠檬酸、乙二胺四乙酸、羟基乙叉二膦酸、草酸的一种或多种；

所述的氟化物为氢氟酸、氟氢化氨的一种或两种；

所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸盐、磺化琥珀酸二辛酯钠盐的一种或多种；

所述的缓蚀剂为咪唑啉季铵盐类、咪唑啉酰胺类的一种；

本发明所提供的清洗剂的制备方法为：按照比例称取固体有机酸、氟化物、表面活性剂、缓蚀剂以及去离子水，在室温下依次将固体有机酸、氟化物、表面活性剂、缓蚀剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，制成清洗剂。

本发明的效果在于：与现有技术相比，本发明的清洗剂适用于多种金属及其合金的水泥垢层消除，克服了去除金属表面水泥垢层的化学清洗剂为强酸性试剂时对金属的腐蚀作用。并且在研究本发明的过程中发现，并无必要利用强酸强碱类物质将水泥所有成分完全溶解在清洗剂中，只需针对不同油井水泥的特性，破坏其骨架结构，将起到水泥结构支撑作用的成分溶解，水泥垢层就会转变成类似沙子的松散结构，此时再利用清水冲洗，即可达到较好的清洗效果。采用本发明的清洗剂，清洗能力强(清洗率在96％以上)、清洗速度快、低泡、对金属表面腐蚀性小且经济适用。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

将柠檬酸20％，氢氟酸20％，表面活性剂2％，脂肪醇聚氧乙烯醚5％，咪唑啉季铵盐类缓蚀剂2％，余量为去离子水，混合均匀制成清洗剂。

将含有油井水泥垢层的不锈钢片置于所配置成的清洗剂溶液中，室温下进行旋转挂片实验，15小时后取出不锈钢片，干燥后进行测定。

经测定除垢率为98％，不锈钢片腐蚀率为0.6g/h·m²。

实施例2：

将草酸20％，氢氟酸25％，表面活性剂2％，脂肪醇聚氧乙烯醚3％，咪唑啉季铵盐类缓蚀剂2％，余量为去离子水，混合均匀制成清洗剂。

经测定除垢率为98.5％，不锈钢片腐蚀率为0.55g/h·m²。

实施例3：

将乙二胺四乙酸20％，氢氟酸20％，表面活性剂2％，十二烷基苯磺酸钠5％，咪唑啉季铵盐类缓蚀剂2％，余量为去离子水，混合均匀制成清洗剂。

经测定除垢率为96％，不锈钢片腐蚀率为0.8g/h·m²。

实施例4：

将柠檬酸15％，羟基乙叉二膦酸5％，氟氢化氨20％，表面活性剂2％，硬脂酸钠5％，咪唑啉酰胺类缓蚀剂2％，余量为去离子水，混合均匀制成清洗剂。

经测定除垢率为98％，不锈钢片腐蚀率为0.45g/h·m²。

Claims

1.油井水泥清洗剂，其特征在于：固体有机酸1％～30％、氟化物5％～30％、表面活性剂0.1％～15％、缓蚀剂0.1％～5％等复配成一种混合溶剂，余量为去离子水，制得一种油井水泥清洗剂。

2.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征是所使用的固体有机酸为柠檬酸、乙二胺四乙酸、羟基乙叉二膦酸、草酸的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸盐、磺化琥珀酸二辛酯钠盐的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征是所使用的缓蚀剂为咪唑啉季铵盐类、咪唑啉酰胺类的一种。