CN103833148B

CN103833148B - 一种高效复合垢阻垢剂

Info

Publication number: CN103833148B
Application number: CN201210477452.XA
Authority: CN
Inventors: 马斐; 唐善法; 田磊; 廖辉; 李国麟; 邹玮; 罗均龙
Original assignee: Yangtze University; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Energy Technology and Services Ltd; Petrochemical Branch of CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Current assignee: Yangtze University; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Energy Technology and Services Ltd; Petrochemical Branch of CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: CN103833148A

Abstract

本发明涉及一种高效复合垢阻垢剂，属工业水处理剂设计技术领域，其特征在于由三元共聚物钡锶垢阻垢剂和二元共聚物钙垢阻垢剂按质量百分比复配而成，其中各组分的质量百分比为：二元共聚物钙垢阻垢剂：25--75％；三元共聚物钡锶垢阻垢剂：25--75％；所述的二元共聚物钙垢阻垢剂为环氧琥珀酸与烯丙基磺酸钠的共聚物；所述的三元共聚物钡锶垢阻垢剂为在马来酸酐中加入丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸酯的共聚物。本发明配方中不含磷，使用过程中，不会造成水体富营养化，对环境友好，适用于含钙、钡锶等离子的水体，制备方法简单、成本较低、抗盐性能好、稳定性好、适用性广，在同等加量下较单一三元共聚物钡锶阻垢剂或二元共聚物钙垢阻垢剂的阻垢效果好。

Description

一种高效复合垢阻垢剂

技术领域：

本发明涉及一种高效复合垢阻垢剂，属工业水处理剂设计技术领域，尤其适用于油田中含钙、镁、钡、锶离子已形成复合垢的水体。

背景技术：

我国陆上大多数油田已进入开发中后期，随着油田开发的深入进行，油田产出水逐渐增多。油田产出水的组成复杂，通常含有多种成垢离子，如钡离子、锶离子、钙离子、硫酸根、碳酸氢根、碳酸根等，使得油田水存在结复合垢的可能，即在结钡锶垢的同时存在结钙垢(碳酸钙、硫酸钙垢)的可能。这就给油田正常生产带来很大的困难，垢会堵塞地面管线及岩石孔隙，降低地层渗透率，特别是硫酸钡锶垢，会严重堵塞地层孔隙、油水管线及地面其它集输管线，且无法进行有效解堵，严重影响原油的生产。复合垢不仅垢质成分复杂，而且坚硬难以去除，是目前油田生产过程中急需解决的“老大难”问题之一。

现有的许多阻垢剂其阻垢效果单一。通常，某种阻垢剂仅对油田水体中的一种垢具有较好的阻垢效果，但其对另一种垢物或复合垢阻垢效果欠佳。加之现有的复配型阻垢剂均含有膦系化合物，容易对环境造成污染而令其使用受限。已公开并使用于油田水处理的复配型阻复合垢的阻垢剂中，特别是阻钙(镁)、钡锶等复合垢的阻垢剂品种不多，仅有几例。专利CN 101508492A公开了一种用于油田回注水处理的环保型复合阻垢分散剂，其对较低浓度钙镁钡锶离子结垢性水体较好，但加量也较大，也不适应于高浓度钡锶离子水体；专利CN 101607767A公开了一种用于油田回注水的中性复合阻垢剂，但其制备方法较繁琐，且配方中含膦，对环境存在污染而使用受限。

发明内容:

为了克服现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高效复合垢阻垢剂，其制备方法简单，配方中不含磷，对环境无污染，具有成本较低、抗盐、稳定性好、适用性广的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

本发明所提供的一种高效复合垢阻垢剂，由三元共聚物钡锶垢阻垢剂和二元共聚物钙垢阻垢剂按质量百分比复配而成，其中各组分的质量百分比为：

二元共聚物钙垢阻垢剂：25--75％；

三元共聚物钡锶垢阻垢剂：25--75％；

所述的二元共聚物钙垢阻垢剂为环氧琥珀酸与烯丙基磺酸钠的共聚物；具有如下结构：

式中：n为聚合度，为1～50的整数；

x为分子中环氧琥珀酸的摩尔百分数；

y为分子中烯丙基磺酸钠的摩尔百分数；

x+y=100％；

所述的三元共聚物钡锶垢阻垢剂为在马来酸酐中加入丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酸酯的共聚物；具有如下结构：

式中：R₁:H，CH₃；

R₂：CH₃、CH₂CH₃；

x，y，z为聚合度。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明高效复合垢阻垢剂配方中不含磷，使用过程中，不会造成水体富营养化，具有环境友好性。

2、本发明高效复合垢阻垢剂，适用于含钙、钡锶等离子的水体，制备方法简单、成本较低、抗盐性能好、稳定性好、适用性广。

3、本发明高效复合垢阻垢剂的阻垢性能在同等加量下较单一三元共聚物钡锶阻垢剂或二元共聚物钙垢阻垢剂好。

具体实施方式:

分别针对不同水体，按不同比例配制好复合阻垢剂。参考石油天然气行业标准SY/T5673-93《油田用防垢剂性能评定方法》，在分离水体中复合离子的基础上，采用重量法和返滴定法测定其阻垢率。

实例一阻垢剂的制备

1、三元共聚物钡锶垢阻垢剂的制备：将1mol马来酸酐加入到反应器中，并用蒸馏水溶解，加热至65℃，用两只滴液漏斗分别向溶液中滴加0.2～0.8mol丙烯酸或甲基丙烯酸及0.4～0.6mol丙烯酸酯和0.08～0.12mol过硫酸钾的混合物，并在温度75～90℃下聚合反应2～5小时，冷却得淡黄色透明液体，再用50％氢氧化钠溶液调pH至7，得三元共聚物钡锶垢阻垢剂。

2、二元共聚物钙垢阻垢剂的制备：将2～5mol环氧琥珀酸和1mol烯丙基磺酸钠加入到反应器中，并用蒸馏水溶解，在70～95℃温度下向溶液中滴加1.5～1.9mol引发剂过硫酸铵的水溶液，0.5h滴加完毕，继续反应1.5～4.5h，冷却至常温得到棕黄色液体，再用50％氢氧化钠溶液调pH至7，得二元共聚物钙垢阻垢剂。

3、复合垢阻垢剂的制备：将三元共聚物钡锶垢阻垢剂和二元共聚物钙垢阻垢剂按质量百分比进行复配，其中各组分的质量百分比为：二元共聚物钙垢阻垢剂：25--75％；三元共聚物钡锶垢阻垢剂：25--75％；将三元共聚物钡锶垢阻垢剂和二元共聚物钙垢阻垢剂置于反应器中，在35～65℃温度下搅拌(80～120转/分)反应1～2小时，得复合垢阻垢剂。

实例二复合垢阻垢剂配比变化对WZ模拟地层水阻垢效果的影响

将三元共聚物钡锶垢阻垢剂与二元共聚物钙垢阻垢剂分别以质量百分比75％:25％、67％:33％、50％:50％、33％:67％、25％:75％进行复配，不同配比所得复合垢阻垢剂对WZ模拟地层水的阻垢率如表2所示。WZ模拟地层水离子浓度如表1所示。

表1WZ地层水离子的浓度

表2不同配比复合垢阻垢剂对WZ地层水的阻垢效果(阻垢剂加量100mg/L)

复配比	75%:25%	67%:33%	50%:50%	33%:67%	25%:75%
						钙镁阻垢率（%）	85.76	84.55	82.28	70.09	50.42
钡锶阻垢率（%）	20.36	50.56	80.26	60.68	75.32

由表2可知，当三元共聚物钡锶垢阻垢剂与二元共聚物钙垢阻垢剂复配比为67％:33％～25％:75％时，其阻复合垢效果较佳，100mg/L加量下对钙镁垢和钡锶垢阻垢率均大于50％；尤其当三元共聚物钡锶垢阻垢剂与二元共聚物钙垢阻垢剂复配比例为50％:50％时，对钙垢和钡锶垢均具有较好的阻垢效果，可使其阻垢率均大于80％，可满足油田生产需要。

将三元共聚物钡锶垢阻垢剂与二元共聚物钙垢阻垢剂复配比例为50％:50％的配方阻垢剂命名为FH-11复合垢阻垢剂。

以下实例将继续验证FH-11复合垢阻垢剂阻复合垢的效果及其相对单一钙垢或钡锶垢阻垢剂的增效作用。

实例三FH-11对南海西部涠洲油田水质的阻垢效果

南海西部涠洲油田为高钙、高钡锶离子水质，其各项离子组成如表3。

表4是FH-11复合垢阻垢剂对涠洲油田高钙、高钡锶离子水体实验结果。

表5是FH-11复合垢阻垢剂相对于复配用单一高效钡锶垢阻垢剂或高效钙垢阻垢剂的阻垢增效实验结果。

表3南海西部涠洲油田地层水离子浓度数据

表4FH-11复合垢阻垢剂浓度变化对南海西部涠洲油田地层水阻复合垢效果的影响

FH-11加量/mg/L	0	20	40	60	80	100
							钙镁阻垢率/％	0	25.76	35.48	62.50	84.56	98.32

钡锶阻垢率/％

0

12.83

30.00

60.70

86.67

97.83

表5FH-11复合垢阻垢剂相对于复配用单一阻垢剂的阻垢增效作用(加量100mg/L)

由表4可知，FH-11加量愈大，阻复合垢效果愈好，加量80mg/L时，对复合垢阻垢率均已大于84％，加至100mg/L时，已大于97％。完全可满足高钡锶离子、高钙水体阻复合垢的需要。

从表5可知，阻垢剂加量为100mg/L时，由高效钡锶阻垢剂及高效钙垢阻垢剂复配的FH-11复合垢阻垢剂均比单一高效钙垢阻垢剂或高效钡锶垢阻垢剂阻单一钙垢或单一钡锶垢效果好。说明FH-11复合垢阻垢剂相对于任一复配组分均具有明显的阻垢增效作用；既可满足单一结垢型水体的阻垢需要，更能满足复合垢水体的阻垢需要。

实例四FH-11复合垢阻垢剂对胜利油田纯梁C26-08井产出水的阻垢效果

纯粱C26-08井产出水为高钙、低钡锶离子水质，其各项离子组成如表6。

表7是FH-11复合垢阻垢剂阻复合垢的效果。

表6胜利油田纯梁C26-08井产出水离子浓度数据

表7FH-11浓度变化对胜利油田纯梁C26-08井产出水阻垢效果的影响

FH-11加量/mg/L	0	10	20	30	40	50	60
								钙镁阻垢率/％	0	12.78	28.48	45.16	70.31	85.56	98.48
钡锶阻垢率/％	0	15.54	30.48	60.33	75.48	90.32	100.00

表7的结果表明，FH-11复合垢阻垢剂在较低加量(60mg/L)下，即可满足高钙、低钡锶离子水体阻复合垢的需要。

实例五FH-11复合垢阻垢剂对胜利油田纯梁C47-5井产出水的阻垢效果

胜利油田纯梁C47-5井产出水属于低钙、低钡锶离子水体，其水质组成如表8。FH-11复合垢阻垢剂阻复合垢效果如表9。

表8胜利油田纯梁C47-5井产出水离子浓度数据

表9FH-11浓度变化对胜利油田纯梁C47-5井产出水阻垢效果的影响

FH-11加量/mg/L	0	10	20	30	40	50	60
								钙镁阻垢率/％	0	30.33	72.65	92.33	98.28	99.70	100.00
钡锶阻垢率/％	0	12.48	50.31	85.69	90.35	94.32	97.73

表9的结果表明，FH-11复合垢阻垢剂在较低加量(60mg/L)下，也可满足低钙、低钡锶离子水体阻复合垢的需要。

实例六FH-11对青海七个泉油田3-4井产出水的阻垢效果

青海七个泉油田3-4井产出水为低钙、高钡锶离子水质，其水质组成如表10，FH-11复合垢阻垢剂阻复合垢效果如表11。

表10青海七个泉油田3-4井产出水离子浓度数据

表11FH-11浓度变化对青海七个泉油田3-4井产出水阻垢效果的影响

FH-11加量/mg/L	0	20	40	60	80	100
							钙镁阻垢率/％	0	15.52	37.86	68.09	88.33	99.82
钡锶阻垢率/％	0	14.42	34.87	50.09	74.83	81.62

表11的结果表明，FH-11复合垢阻垢剂在较高加量(100mg/L)下，完全可满足低钙、高钡锶离子水体阻复合垢的需要。

Claims

1.一种高效复合垢阻垢剂，其特征在于由三元共聚物钡锶垢阻垢剂和二元共聚物钙垢阻垢剂按质量百分比复配而成，其中各组分的质量百分比为：

二元共聚物钙垢阻垢剂：25--75％；

三元共聚物钡锶垢阻垢剂：25--75％；

所述的二元共聚物钙垢阻垢剂为环氧琥珀酸与烯丙基磺酸钠的共聚物；

所述的三元共聚物钡锶垢阻垢剂为在马来酸酐中加入丙烯酸和丙烯酸酯的共聚物，或为在马来酸酐中加入甲基丙烯酸和丙烯酸酯的共聚物；

所述的二元共聚物钙垢阻垢剂，具有如下结构：

式中：n为聚合度，为1--50的整数；

x为分子中环氧琥珀酸的摩尔百分数；

y为分子中烯丙基磺酸钠的摩尔百分数；

x+y＝100％；

所述的三元共聚物钡锶垢阻垢剂，具有如下结构：

式中：R₁:H，CH₃；

R₂：CH₃、CH₂CH₃；

x,y,z为聚合度；

将三元共聚物钡锶垢阻垢剂和二元共聚物钙垢阻垢剂置于反应器中，在35～65℃温度下搅拌80～120转/分，反应1～2小时，得复合垢阻垢剂。