CN103820150A - 一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂及其制备方法 - Google Patents

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于洪江
肖志海
刘玉
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西安石油大学
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Abstract

本发明涉及一种硫酸钡、锶除垢剂及其制备方法。本发明在以含氮多元羧酸为主的配方中加入适宜的水溶性溶剂,使各组分在功能上有了更好的配合,最终产品的除垢性能得到了进一步的提高。另外,溶剂的成本比其他组分低,从而降低了最终产品的成本。本发明生产除垢剂所需的原料均能从国内化工市场购得,合成工艺简单,产品质量稳定。本发明制备的油田用硫酸钡、锶除垢剂,可适用于注水地层、射孔井眼、套管孔眼、井下泵、油管柱、阀门、输送管线等。该除垢剂配伍性良好,是油田除硫酸钡、锶垢的理想除垢剂。

Description

一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种除垢剂及其制备方法,特别涉及一种油田用的硫酸钡、硫酸锶除垢剂及其制备方法。
背景技术:
[0002] 随着石油的大量消耗和油田开采的日益发展,大部分油田已进入注水采油阶段。但是作为地层的注入水富含硫酸根离子,而在有些油田地层中却富含钡锶离子,由于二者的化学不相容性,造成注水地层、油套管、井下、地面设备及集输管线出现结垢。硫酸钡、锶垢稳定性强、溶度积很小,结构紧密、硬度较大,不溶于酸和碱,很难用传统的方法清除,因此硫酸钡、锶除垢剂剂成为了油田生产中必不可少的一部分。
[0003]目前广泛使用的化学药品除硫酸钡、锶垢剂包括:酸洗除垢、有机磷酸及其脂类除垢剂、螯合类除垢剂、离子液体除垢等。
[0004] 酸化除垢时采用多级处理:一级处理为酸处理或碱处理,二级处理为碱处理后酸处理,三级处理为鳌合剂(如EDTA)处理;经过多级处理后,绝大部分垢物可以溶解,但对硫酸盐垢酸化解堵效果很差,特别是对BaS04垢几乎无能为力,并且酸化除垢易导致金属器材发生腐蚀现象,也易引发成垢物质的二次沉淀。
[0005]文献(David K P.Phosphino derivatives:US,6071434 [P].2000-06-06)用乙
烯膦酸、乙烯磺酸作为聚合单体,亚磷酸或次亚磷酸作为还原剂,无机盐过氧化物作为引发剂合成低分子量有机磷聚合物,热稳定性好,吸附能力强,低剂量下对硫酸钡具有较高的除垢性能,兼具有机磷与类似磺酸盐均聚物的优点,但是其磷含量比较高,易造成水体富营养化。
[0006] 文献(汪庐山,由庆,等.离子液体用作除硫酸钡垢剂的探讨[J].应用化学,2008
(5):601~604)合成了一种离子液体除垢剂:(CH2CH3)3NHAi2CI7,热稳定性好,溶解速率相对较快;随着温度的升高,垢尺寸的减小,除硫酸钡垢效果明显提高,但是溶解硫酸钡的能力较弱,现场应用价值较低。
[0007]文献(Andrew Putnisetal, The efficiency of a DTPA-Based Solvent in theDissolution of arium Sulfate Deposits.SPE29094,1995)开发了二乙撑三胺五乙酸(DTPA)新型有机络合剂,并通过动力学试验研究了以DTPA为活性成分的溶垢剂对BaSO4垢的溶解率。但是单独使用螯合剂DTPA清除油田硫酸钡垢的效果欠佳,而添加其他化学药剂却可明显改善其溶垢效果。
[0008] 因此,一种好的除垢剂剂应满足高效、低毒、稳定、起泡乳化倾向小、无腐蚀、与其它处理剂配伍性好、能水溶或水分散、不伤害地层等要求。
发明内容
[0009] 本发明的目的是提供一种含氮多元羧酸为主剂的油田硫酸钡、锶除垢剂及其制备方法。采用本发明的除垢剂,提高了除垢率,降低了除垢剂用量,同时降低了除垢剂的成本。本发明的除垢剂适用于射孔井眼、套管孔眼、井下泵、油管柱、阀门、输送管线等。
[0010] 本发明所采用的技术方案是:
[0011] 一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:按照重量百分比包括以下组分:水溶性溶剂:40~60% ;含氮多元羧酸:20~30% ;助剂:5~15% ;表面活性剂:10~20% ;氢氧化钠:5~10%ο
[0012] 所述水溶性溶剂为易溶于水且沸点在50摄氏度以上的物质。
[0013] 所述水溶性溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、甲乙酮、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二异丁基酮中的一种或者几种。
[0014] 所述表面活性剂为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
[0015] 所述阳离子表面活性剂为季铵盐类化合物三甲基十六烷基溴化铵。
[0016] 所述表面活性剂为OP-15、OP-10、O π -10、O π -4、吐温-80、吐温-60、吐温-40、吐温-20、司盘-80、司盘-60、司盘-40、司盘-20、JFC、二甲基丙磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或者几种。
[0017] 所述助剂为易溶于水的有机羧酸或酸酐,包括草酸、水杨酸、柠檬酸、酒石酸或马来酸酐。
[0018] 所述除垢剂进 一步包括有增效剂,增效剂的重量百分比小于0.8%。
[0019] 一种除垢剂的制备方法,将水溶性溶剂和氢氧化钠以及含氮多元羧酸搅拌均匀后,加热到40-50°C后恒温I~2小时,之后,加入助剂和表面活性剂,搅拌均匀后,停止加热,随炉冷却至室温。
[0020] 冷却至室温后加入增效剂,搅拌均匀。
[0021] 与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:含氮多元羧酸是一种优良的金属螯合剂,他易与钡锶金属离子形成稳定的水溶性螯合物;分子内含共轭双键的羧酸类助剂,因其电负性较强,极易与表面带正电荷的垢物BaSO4微晶发生物理和化学吸附,从而大大增加了含氮多元羧酸的溶垢能力;在实际生产中,由于垢样表面往往吸附着一层油污,必须用表面活性剂清洗以保证除垢药剂与垢充分接触。因此,各组分在功能上有了更好的配合,最终广品的除垢性能得到了进一步的提闻。
[0022] 具体的实施方式:
[0023] 本发明除垢剂的组成包括(重量%):
[0024]
Figure CN103820150AD00041
[0025] 其优选比例(重量%)为:[0026]
Figure CN103820150AD00051
[0027] 其中溶剂为易溶于水的、沸点在50°C以上的物质,如:乙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、甲乙酮、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二异丁基酮等中的一种或者几种。
[0028] 所述表面活性剂为阳离子表面活性剂,如季铵盐类化合物三甲基十六烷基溴化铵;或阴离子表面活性剂;或非离子表面活性剂。具体的市面销售的表面活性剂包括有:OP-15、0P-10、O 31 -10、O 31 -4、吐温-80、吐温-60、吐温-40、吐温-20、司盘-80、司盘-60、司盘-40、司盘-20、JFC、二甲基丙磺酸钠、十二烷基磺酸钠等其中的一种或者几种。
[0029] 助剂为各种易溶于水的有机羧酸或酸酐,如:草酸、水杨酸、柠檬酸、酒石酸、马来酸酐等中的一种或者几种。
[0030] 根据使用要求,本发明除垢剂组合中可以含增效剂(如:PBTCA、PESA)以及其他添加剂中的一种或者几种。增效剂含量少于0.8%,一般为0.3-0.5%,优选为0.4-0.5%。
[0031] 本发明一种硫酸钡、锶除垢剂的制备方法采用如下技术方案: [0032] 先将溶剂、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到40-50°C后恒温1-2小时;之后,加入助剂、表面活性剂同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,加入增效剂,搅拌均匀后即为产品。
[0033] 下面结合实施例详细说明:
[0034] 实施例1
[0035] 除垢剂的配方为:重量百分比为50%的乙二醇二甲醚;重量百分比为20%的含氮多元羧酸;重量百分比为10%的水杨酸;重量百分比为5%的氢氧化钠,重量百分比为15%的0P-10。
[0036] 先将乙二醇二甲醚、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到40°C后恒温I小时;之后,加入水杨酸和作为表面活性剂的0P-10,同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,即为产品。
[0037] 实施例2
[0038] 除垢剂的配方为:重量百分比为55%的乙醇与异丙醇的混合物,其中,乙醇和异丙醇的重量比为1:2 ;重量百分比为20%的含氮多元羧酸;重量百分比为8%的柠檬酸;重量百分比为5%的氢氧化钠,重量百分比为12%的0P-15与0P-10的混合物,其中,OP-15与0P-10的重量比为1:1 ;重量百分比为0.5%的PESA。
[0039] 先将溶剂、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到40°C后恒温2小时;之后,加入助剂、表面活性剂同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,加入增效剂,搅拌均匀后即为产品。
[0040] 实施例3
[0041] 除垢剂的配方为:重量百分比为45%的异丁醇,重量百分比为20%的含氮多元羧酸;重量百分比为12%的草酸;重量百分比为8%的氢氧化钠,重量百分比为15%的十二烷基磺酸纳;重量百分比为0.4%的PESA。
[0042] 先将溶剂、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到45°C后恒温I小时;之后,加入助剂、表面活性剂同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,加入增效剂,搅拌均匀后即为产品。
[0043] 实施例4
[0044] 除垢剂的配方为:重量百分比为45%的丙酮;重量百分比为25%的含氮多元羧酸;重量百分比为11%的酒石酸;重量百分比为7%的氢氧化钠,重量百分比为12%的吐温-80 ;重量百分比为0.5%的PESA。
[0045] 先将溶剂、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到45°C后恒温2小时;之后,加入助剂、表面活性剂同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,加入增效剂,搅拌均匀后即为产品。
[0046] 实施例5
[0047] 除垢剂的配方为:重量百分比为40%的丙酮与甲乙酮的混合物,其中,丙酮与甲乙酮的重量比为1:1 ;重量百分 比为25%的含氮多元羧酸;重量百分比为12%的草酸;重量百分比为8%的氢氧化钠,重量百分比为15%的司盘-80 ;重量百分比为0.4%的PESA。
[0048] 先将溶剂、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到50°C后恒温I小时;之后,加入助剂、表面活性剂同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,加入增效剂,搅拌均匀后即为产品。
[0049] 实施例6
[0050] 除垢剂的配方为:重量百分比为55%的乙醇;重量百分比为25%的含氮多元羧酸;重量百分比为15%的草酸;重量百分比为5%的氢氧化钠,重量百分比为10%的JFC ;重量百分比为0.5%的PESA。
[0051] 先将溶剂、含氮多元羧酸、氢氧化钠加入反应釜中后搅拌均匀;之后,加热到50°C后恒温2小时;之后,加入助剂、表面活性剂同时开始搅拌,搅拌均匀后停止加热,冷却到室温后,加入增效剂,搅拌均匀后即为产品。
[0052] 按本发明方法生产的除垢剂的性能指标如下:
[0053] 外观:无色透明液体
[0054]比重:0.9g/ml
[0055] 气味:略有酒精气味
[0056] 易燃性:易燃(防火)
[0057] 优选本发明实例六制备的除垢剂,在常温下,采用重量沉淀法进行溶垢实验,具体实验条件和结果见表1。
[0058] 表1除垢实验数据
[0059]
Figure CN103820150AD00071
[0060] 注:采用沉淀重量法评价除垢剂的除垢率,计算出除垢率(S):
[0061] S= (G^G0-G2) /G0
[0062] 式中=Gtl——称取的硫酸钡试样的质量,g !G1——滤纸的质量,g;G2——烘干后滤纸和垢样的总质量,go
[0063] 优选本发明实例六制备的除垢剂,进行岩心伤害实验。具体实验条件和结果见表2。
[0064] 表2岩心伤害实验数据
[0065]
Figure CN103820150AD00072
[0066]
[0067] 注:使用岩心流动试验装置测量除垢剂的渗透率,利用下列公式计算岩心伤害率(I1和I2)与恢复率
[0068] I1=K1A0
[0069] I2=K2/K0
[0070]恢复率=Κ3/Κ0
[0071] 式中:KQ——空白样渗透率;
[0072] K1——只含成垢离子时岩心的渗透率;
[0073] K2——成垢离子与除垢剂同时存在时岩心的渗透率;
[0074] K3—注入氯化钾溶液后岩心的渗透率;[0075] 从表1中可以看出:在使用浓度为3%时,除垢率达到80.24%。从表2可以看出,该除垢剂能很好的减轻地层伤害。
[0076] 本发明生产的硫酸钡、锶除垢剂所需的原料均能从国内化工市场购得,合成工艺简单,产品质量稳定。可适用于射孔井眼、套管孔眼、井下泵、油管柱、阀门、输送管线等。该除垢剂配伍性良好,是油田除 硫酸钡、锶垢的理想除垢剂。

Claims (10)

1.一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:按照重量百分比包括以下组分:水溶性溶剂:40~60% ;含氮多元羧酸:20~30% ;助剂:5~15% ;表面活性剂:10~20% ;氢氧化钠:5 ~10%。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述水溶性溶剂为易溶于水且沸点在50摄氏度以上的物质。
3.根据权利要求1或2所述的一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述水溶性溶剂为乙醇、异丙醇、异丁醇、丙酮、甲乙酮、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二异丁基酮中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述表面活性剂为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述阳离子表面活性剂为季铵盐类化合物三甲基十六烷基溴化铵。
6.根据权利要求1或4所述的硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述表面活性剂为OP-15、OP-1O、O π -10、O π -4、吐温-80、吐温-60、吐温-40、吐温-20、司盘-80、司盘-60、司盘-40、司盘-20、JFC、二甲基丙磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述助剂为易溶于水的有机羧酸或酸酐,包括草酸、水杨酸、柠檬酸、酒石酸或马来酸酐。
8.根据权利要求1所述的硫酸钡、硫酸锶除垢剂,其特征在于:所述除垢剂进一步包括有增效剂, 增效剂的重量百分比小于0.8%。
9.一种权利要求1所述的除垢剂的制备方法,其特征在于:将水溶性溶剂和氢氧化钠以及含氮多元羧酸搅拌均匀后,加热到40-50°C后恒温I~2小时,之后,加入助剂和表面活性剂,搅拌均匀后,停止加热,随炉冷却至室温。
10.根据权利要求9所述的一种除垢剂的制备方法,其特征在于:冷却至室温后加入增效剂,搅拌均匀。
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