CN102516967A - 三元复合驱钙硅钡垢抑制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三元复合驱钙硅钡垢抑制剂及其制备方法。该三元复合驱钙硅钡垢抑制剂原料及原料质量百分比为：丙烯酸15～30％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5～9％、氢氧化钠5～10％、顺丁烯二酸酐10～20％，次亚磷酸钠3～10％、烯丙基磺酸钠8～20％；双氧水(H₂O₂，35％)8～19％、软化水14～20％、硫酸亚铁铵0.001～0.003％。该抑制剂的制备方法如下：室温下将原料在高位槽混合均匀投入反应釜，控制反应时间及温度，反应结束后，冷却至50℃，由反应釜塔底出料。该抑制剂能够有效的解决油田三元复合驱油井举升系统因钙硅钡沉积造成的检泵频繁、检泵周期短的问题。

Description

三元复合驱钙硅钡垢抑制剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种油田采油领域中所用的三元复合驱油抑制剂，特别是一种三元复合驱钙硅钡垢抑制剂及其制备方法。

背景技术：

原油的开采过程可分为三个阶段。第一阶段是指原油靠地层的压力喷发而出，采收率约为15％；第二阶段是将水由水井注入来维持地层压力的二次采油，采收率约为15％～20％；第三阶段是利用物理的、化学的、生物的新技术进行尾矿采油的三次采油，采收率约为20％以上。

三元复合驱作为近几年发展起来的效果最好的三次采油新技术，是由碱/表面活性剂/聚合物复配而成的复合驱油体系，能与原油形成超低界面张力，提高原油采收率达20％以上。

在三元驱油体系注入地层的过程中，当碱性的化学剂注入地层后，受地层温度、压力、离子组成和注入体系的pH值等因素的影响，与地层岩石和地层水发生包括溶解、混合和离子交换在内的多种反应。造成成垢离子或地层矿物在油井各个部位特别是举升系统沉积析出形成污垢，造成机采井卡泵。个别区块油水体系存在较多的钡离子，使得三元复合驱油井结垢速度更快、成分更复杂，检泵周期缩短(最短20天)，影响油井正常生产，增加现场施工难度。

发明内容：

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种三元复合驱钙硅钡垢抑制剂及其制备方法，该三元复合驱钙硅钡垢抑制剂能够有效的解决油田三元复合驱油井举升系统因钙硅钡沉积造成的检泵频繁、检泵周期短的问题。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该三元复合驱钙硅钡垢抑制剂原料及原料质量百分比为：原料及原料质量百分比：丙烯酸(C₃H₄O₂)15～30％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS，C₇H₁₃NO₄S)5～9％、氢氧化钠(NaOH)5～10％、顺丁烯二酸酐(C4H₂O₃)10～20％，次亚磷酸钠(NaH₂PO₂·H₂O)3～10％、烯丙基磺酸钠(C₃H₅ SO₃Na)8～20％；双氧水(H₂O₂，35％)8～19％、软化水14～20％、硫酸亚铁铵(Fe(NH₄)₂SO₄·6H₂O)0.001～0.003％。

该三元复合驱钙硅钡垢抑制剂的制备方法：

(1)、室温下，将丙烯酸和双氧水混合均匀后，用化工泵泵入一个高位槽a中；

(2)、将氢氧化钠配成10％溶液，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，溶液pH＝8.5～9.5，室温混合均匀后置于另一个高位槽b中；

(3)、将顺丁烯二酸酐、软化水投入反应釜，在搅拌的情况下逐渐升高反应釜温度到80℃，水解反应0.5小时；投入烯丙基磺酸钠、次亚磷酸钠，溶解完全后，再投入硫酸亚铁铵；

(4)、同时开启2个高位槽即高位槽a及高位槽b的阀门，开始滴加槽中液体，控制反应温度90～115℃，滴加时间1.5～2小时，滴加完毕后，继续反应过程中温度控制在105～115℃，继续反应2.0～2.5小时；

(5)、由高位槽c内向反应釜滴加30％氢氧化钠溶液，氢氧化钠占原料总量的20％，进行碱解反应0.5h；

(6)、反应结束后，冷却至50℃，出料，分装成桶。

所述的反应釜为间歇式夹套搪瓷反应釜，反应釜温度采用水-水气蒸气控温，通过调节蒸汽及冷却水的阀门的流量来调节温度，反应釜配有蒸汽管线及冷却水管线连接蒸汽回流装置，反应釜顶部连接冷凝器。

该三元复合驱钙硅钡垢抑制剂原料中顺丁烯二酸酐、丙烯酸为产品提供羧基、羟基和长碳链结构，对钙、钡具有一定的螯合和空间阙位效应起到防垢作用；烯丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为产品提供磺酸基和支链结构，能够改变硅、钙垢微粒的变化性质，从而阻止垢生长，而起到防垢作用；氢氧化钠提供反应条件；氢氧化钠提供反应条件；次亚磷酸钠和双氧水为氧化还原引发体系，为体系反应提供自由基和反应单体；硫酸亚铁铵作为反应过程催化剂。

药剂的防垢机理：

1、对成垢阳离子的络合增容、空间位阻、空间阙值效应，使成垢阳离子失去成垢的机会。

2、晶格畸变作用，阻止(Ca/Mg/Ba)碳酸盐、硫酸盐垢的继续生长作用。

3、改变硅聚体表面的电荷性质，使之不集聚。

4、对硅聚体的悬浮分散作用。

所述的本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该三元复合驱钙硅钡垢抑制剂，室内强化下对垢的抑制效果80％以上，能够有效的解决了油田三元复合驱油井举升系统因钙硅钡沉积造成的检泵频繁、检泵周期短的问题。检泵周期能够延长200天以上。该抑制剂还可以用于地面集油管线、掺水管线的垢的预防。该抑制剂的效果较好，生产工艺简单易控，生产过程中无废物排放，生产达到了绿色化。

附图说明：

附图1是本发明的制备方法的工艺流程图。

图中：1-高位槽a，2-高位槽b，3-高位槽c，4-冷凝器，5-反应釜，6-蒸汽管线，7-冷却水管线。

具体实施方式：

下面将结合实施例及附图1对本发明作进一步说明：

实施例1：

室温下，将丙烯酸150kg和双氧水80kg混合均匀后，用化工泵泵入一个高位槽a1中；将100kg氢氧化钠配成10％溶液，然后加入90kg 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，溶液pH＝9.0，室温混合均匀后置于另一个高位槽b2中；启动反应釜5蒸汽入口阀门开始加热反应釜至60℃，打开反应釜冷凝器4回流阀门；将180kg顺丁烯二酸酐、100kg软化水投入反应釜5，在搅拌的情况下逐渐升高反应釜5温度到80℃，水解反应0.5小时，用于阻止后续反应中过氧化氢的分解反应；投入110kg烯丙基磺酸钠、90kg次亚磷酸钠，溶解完全后，再投入1.5kg硫酸亚铁铵；同时开启上述两个高位槽即高位槽a1及高位槽b2的阀门，开始向反应釜5中滴加槽中液体，控制反应温度90℃，滴加时间1.5小时，滴加完毕后，继续反应过程中温度控制在110℃，继续反应2.5小时；由高位槽c3内向反应釜滴加30％氢氧化钠溶液200kg，氢氧化钠占原料总量的20％，进行碱解反应0.5h；反应结束后，冷却至50℃，出料，分装成桶。测定产品的对钙镁硅钡垢抑制性能，抑制率为85％。

实施例2-实施例6步骤反复实施例1的步骤，具体数据见表1。

表1技术方案中各原料用量及生产过程控制参数

表1中高位槽2中软化水用于配置10％氢氧化钠溶液。通过蒸汽管线6及冷却水管线7来调节反应釜5温度。

上述实施例所使用的原料化学品皆为市售。

抑制效果室内测定：根据三元复合驱区块采出井离子组成，通过强化离子组成来测试抑制剂垢的预防效果，测试体系中主要离子含量如下表2：

表2测试体系中主要离子含量

离子	Ca2+	Ba2+	Mg2+	CO3 2-	SiO3 2-	PAM	pH
								含量，mg/L	70	60	10	1500	3000	500	10.8

测定产品的防垢性能的方法如下：参照表2，在测试瓶中加入表2中的阳离子(Ca/Ba/Mg)10mL，再加入阴离子(CO₃ ^2-、SiO₃ ^2-)190mL，此为空白样O；在测试瓶中加入阳离子(Ca/Ba/Mg)10mL，再加入上述实施例中制得的抑制剂0.8mL(2％抑制剂，测试体系中用了为80mg/L)，最后加入阴离子(CO₃ ^2-、SiO₃ ^2-)190mL，此为加药样；在测试瓶中加入阳离子(Ca/Ba/Mg)10mL，加入190mL蒸馏水，此为D液。取阴离子(CO₃ ^2-、SiO₃ ^2-)溶液190mL，加入10mL蒸馏水，此为E液。将上述测试体系于50℃恒温箱中恒温24小时。取出冷却至室温，过滤，取滤液测定其中Ca/Ba/Si离子含量，按下式计算防垢效果。

$E_f=\frac{\left[{\mathrm{Ca}}^{2+}\right]-\left[{\mathrm{Ca}}_0^{2+}\right]}{\left[{\mathrm{Ca}}_D^{2+}\right]}\×45\%+\frac{\left[{\mathrm{Ba}}^{2+}\right]-\left[{\mathrm{Ba}}_0^{2+}\right]}{\left[{\mathrm{Ba}}_D^{2+}\right]}\×35\%+\frac{\left[{\mathrm{Si}}^{2+}\right]-\left[{\mathrm{Si}}_0^{2+}\right]}{\left[{\mathrm{Si}}_E^{2+}\right]}\×20\%$

Claims (3)

1.一种三元复合驱钙硅钡垢抑制剂，其特征在于：原料及原料质量百分比：丙烯酸15～30％、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5～9％、氢氧化钠5～10％、顺丁烯二酸酐10～20％，次亚磷酸钠3～10％、烯丙基磺酸钠8～20％；双氧水(H₂O₂，35％)8～19％、软化水14～20％、硫酸亚铁铵0.001～0.003％。

2.一种权利要求1所述的三元复合驱钙硅钡垢抑制剂的制备方法：

(1)室温下，将丙烯酸和双氧水混合均匀后，用化工泵泵入一个高位槽a(1)中；

(2)将氢氧化钠配成10％溶液，然后加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，溶液pH＝8.5～9.5，室温混合均匀后置于另一个高位槽b(2)中；

(3)将顺丁烯二酸酐、软化水投入反应釜(5)，在搅拌的情况下逐渐升高反应釜(5)温度到80℃，水解反应0.5小时，投入烯丙基磺酸钠、次亚磷酸钠，溶解完全后，再投入硫酸亚铁铵；

(4)同时开启2个高位槽即高位槽a(1)及高位槽b(2)的阀门，开始滴加槽中液体，控制反应温度90～115℃，滴加时间1.5～2小时，滴加完毕后，继续反应过程中温度控制在105～115℃，继续反应2.0～2.5小时；

(5)由高位槽c(3)内通过阀门控制向反应釜滴加30％氢氧化钠溶液，氢氧化钠占原料总量的20％，进行碱解反应0.5h；

(6)反应结束后，冷却至50℃，由反应釜5塔底出料，分装成桶。

3.根据权利要求2所述的一种三元复合驱钙硅钡垢抑制剂的制备方法，其特征在于：所述的反应釜(5)为间歇式夹套搪瓷反应釜，反应釜温度采用水-水气蒸气控温，通过调节蒸汽及冷却水的阀门的流量来调节温度，反应釜配有蒸汽管线(6)及冷却水管线(7)连接蒸汽回流装置，反应釜(5)顶部连接冷凝器(4)。

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