CN102719697A - 一种具有防蜡功能的特种合金及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:所述的特种合金包含有以下组成元素(重量百分比wt%):Cu65~95,Ni3~30,Co1.0~5.0,RE0.1~0.5,其中,RE为稀土元素;该特种合金作为一种原油生产清防蜡新技术的应用,除提高原油生产效率外,还避免了热洗/化学洗井导致的污染,具有明显的社会和经济价值;防蜡特种合金是一种新型功能材料,其对原油组分的电化学催化作用和改变蜡的沉淀团聚行为的特殊功能,对研究金属材料与液体的交互作用和发展新型功能材料,具有良好的学科研究价值和发展前景。

Description

一种具有防蜡功能的特种合金及其应用
技术领域
本发明涉及金属材料领域,特别提供了一种具有防蜡功能的特种合金及其应用。
背景技术
原油中一般都含有蜡,我国有许多含蜡量很高的油田。在采油作业时,原油从地下到地面的过程中由于温度不断降低,原油中的蜡在温度达到析蜡点(一般在40℃左右)后会析出并在抽油杆和管壁上凝结,最终导致抽油作业停止,必须通过“洗井”除去凝固的蜡才能继续抽油,因此,清防蜡成为原油生产的重要技术环节。洗井最常用的方法是热洗或化学清蜡,以上方法固然有效,但必需停止采油作业并经历数天的排水期后才能重新开始抽油作业,同时有大量化学物质的排放,严重影响了原油生产效率,而且污染环境。在原油生产的地面系统(输油管道和原油处理系统)中也存在同样的清防蜡问题。
发明内容                                 
本发明的目的在于提供一种具有抑制原油中蜡的析出和团聚功能的新型防蜡合金及其应用,该合金具有特殊的电化学活性,可有效抑制原油中蜡的析出、沉淀和团聚,可用于油田井下的防蜡处理。
本发明提供的一种具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:所述的特种合金包含有以下组成元素(重量百分比wt%):Cu 65~95,Ni 3~30,Co 1.0~5.0,RE 0.1~0.5,其中,RE为稀土元素,所述的稀土元素具体为La、Ce、Pr、Nd、Gd之一或其组合。作为优选内容,所述的特种合金中还可以含有下述组成元素一种或多种(重量百分比wt%):Ti 0.2~0.5,B 0.03~0.10。
本发明提供的具有防蜡功能的特种合金,其具体的制备方法如下:采用真空感应炉在常压、真空或Ar气氛保护下熔炼,采用常压或真空浇注,锭模充分预热至适当温度以确保合金有均匀的宏观组织和微观结构;然后经锻造、轧制、拔丝后制成丝材;或在熔炼制成母合金后采用雾化制粉技术制成颗粒度为微米级的合金粉。
本发明提供的具有防蜡功能的特种合金在应用时,合金丝材用火焰喷涂,合金粉用等离子体或其它喷涂技术,将合金粉喷涂在制作防蜡工具的钢或其它金属材料的表面,形成高活性的表面防蜡合金层,厚度0.1~30微米。
本发明所述的防蜡合金是利用合金与原油中石蜡的电负性差,使合金在合金-原油系统中具有静电催化活性,能够改变从其表面流过的原油中石蜡分子的静电位和极性,使原油中析出的蜡处于分散的悬浮状态,避免蜡在管路和器壁的块状凝结,使蜡随原油液体流出,达到防蜡的目的,适用于抽油井、自喷井等各类油井及油田地面原油输运系统。
本发明提供的具有防蜡功能的特种合金,是通过电化学作用改变蜡分子的电子结构进而改变蜡晶的团聚行为,有效抑制和减缓蜡的凝结成块,促使析出的蜡以微小晶体形态悬浮在液体中并随液体流动,因此,有效防止和延缓蜡在管壁、抽油杆上的凝结,从而延长油井的洗井作业周期。防蜡合金作为一种原油生产清防蜡新技术的应用,除提高原油生产效率外,还避免了热洗/化学洗井导致的污染,具有明显的社会和经济价值;防蜡特种合金是一种新型功能材料,其对原油组分的电化学催化作用和改变蜡的沉淀团聚行为的特殊功能,对研究金属材料与液体的交互作用和发展新型功能材料,具有良好的学科研究价值和发展前景。
本发明提供的具有防蜡功能的特种合金,还具有如下优点:
(1)防蜡:原油与特种合金作用后,原油中的蜡在温度降低时的析出速率显著降低,肉眼观察到的析出量明显减少;
(2)提高原油生产效率:与使用机械的或物理的清防蜡方法相比,使用防蜡特种合金用于油井防蜡,可以大幅延长清垢周期,大幅减少停止抽油作业的时间;
(3)环保:与常用的化学除蜡方法相比,油井使用防蜡合金防蜡,避免了有害物质的排放;
(4)价廉:防蜡合金只起催化作用,可以长期使用。
具体实施方式
实施例1
一种具有防蜡功能的特种合金,合金的成分如下表所示(重量百分比wt%):
Cu Ni Co Gd
88.0 10.5 1.0 0.5
具体的制备方法如下:采用真空感应炉在常压下熔炼,采用常压浇注,经锻造、轧制、拔丝后制成φ2的丝材;用不锈钢制成防蜡工具,防蜡工具由多孔内筒和无孔外筒组合而成,用火焰喷涂把合金喷涂在内筒的内表面和外表面及外筒的内表面,厚度22微米。原油流入内筒后喷射进入外筒进入抽油管路,在此期间原油与合金表面层充分作用。
油井深度1100米,油井产液量5.8吨/天,产油量2.3吨/天,含水率60%,蜡含量14.5%,原采用热洗清蜡,热洗周期35天,采用防蜡合金制成的油田井下防蜡工具后清蜡周期延长至274天,防蜡效果显著。
实施例2
一种具有防蜡功能的特种合金,合金的成分如下表所示(重量百分比wt%):
Cu Ni Co Ti Pr+Nd B
71.0 25.4 2.8 0.3 0.4 0.1
具体的制备方法如下:采用真空感应炉在真空下熔炼,采用真空浇注,经锻造、轧制、拔丝后制成φ2的丝材;用不锈钢制成防蜡工具,防蜡工具由多孔内筒和无孔外筒组合而成,用火焰喷涂把合金喷涂在内筒的内表面和外表面及外筒的内表面,厚度16微米。原油流入内筒后喷射进入外筒进入抽油管路,在此期间原油与合金表面层充分作用。
油井深度约1500米,油井产液量7.8吨/天,产油1.7吨/天,含水率78%,含蜡量21.1%,原采用热洗清蜡,热洗周期35天,采用防蜡合金制成的油田井下防蜡工具后清蜡周期延长至234天,防蜡效果显著。
实施例3
一种具有防蜡功能的特种合金,合金的成分如下表所示(重量百分比wt%):
Cu Ni Co Ti La+Ce
91.0 7.0 1.1 0.4 0.5
 具体的制备方法如下:采用真空感应炉在Ar气保护下熔炼,采用常压浇注,粉碎后成为母合金。用雾化设备制成微米级合金粉。用不锈钢制成防蜡工具,防蜡工具由多孔内筒和无孔外筒组合而成,用等离子体喷涂把合金粉喷涂在内筒的内表面和外表面及外筒的内表面,厚度19微米。原油流入内筒后喷射进入外筒进入抽油管路,在此期间原油与合金表面层充分作用。
    油井深度1100米,油井产液量5.8吨/天,产油量2.3吨/天,含水率60%,蜡含量14.5%,原采用热洗清蜡,热洗周期35天,采用合金工具后清蜡周期延长至274天,防蜡效果显著。

Claims (6)

1.一种具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:所述的特种合金包含有以下组成元素(重量百分比wt%):Cu 65~95,Ni 3~30,Co 1.0~5.0,RE 0.1~0.5,其中,RE为稀土元素。
2.按照权利要求1所述的具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:所述的稀土元素为La、Ce、Pr、Nd、Gd之一或其组合。
3.按照权利要求1所述的具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:所述的特种合金中还含有下述组成元素的一种或多种(重量百分比wt%):Ti 0.2~0.5,B 0.03~0.10。
4.按照权利要求1~3之一所述的具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:将特种合金用等离子体或喷涂技术喷涂在制作防蜡工具的材料表面,形成高活性的表面防蜡合金层。
5.按照权利要求4所述的具有防蜡功能的特种合金的应用,其特征在于:所述的表面防蜡合金层厚度为0.1~30微米。
6.一种按照权利要求1~3之一所述的具有防蜡功能的特种合金,其特征在于:所述的特种合金用于抽油井、自喷井各类油井及油田地面原油输运系统。
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