CN104530312A - 一种油水井阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油水井阻垢剂及其制备方法，该方法包括将有机酸酐、磷酸盐、氢氧化钠及水混合，缓慢同时滴加引发剂的水溶液以及丙烯酰胺类物质的水溶液，保持引发剂的水溶液与丙烯酰胺类物质的水溶液相同的滴加速度，温度控制在80～85℃，滴加完毕后恒温3～5h，得油水井阻垢剂，其中有机酸酐、磷酸盐、氢氧化钠、水、引发剂的水溶液以及丙烯酰胺类物质的水溶液的重量比为1～1.6：0.8～1：0.4～1：6.0～7.0：3.0～4.0：6.0～8.0。所得阻垢剂具有成本低，配方简单，阻垢率受油田pH影响小，与油田使用的杀菌剂、破乳剂、缓蚀剂、粘土稳定剂等配伍性良好，不会造成破乳困难，碱液成分少及对环境污染小等优点。

Description

一种油水井阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻垢剂及其制备方法，具体而言涉及油水井阻垢剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

稀油区块的开采转入注水开发后，由于注入水与地层水的配伍性以及各种外来杂质影响导致结垢，这些垢附着在注水、采油管柱上，一是造成注水井注水压力升高，二是造成采油管柱结垢影响生产，严重的会导致卡泵，据统计42％的稀油检泵井中存在管柱结垢。

最初的阻垢剂是一些无机物质，阻垢效果并不理想。六十年代开始，逐渐发展和使用了有机阻垢剂，主要可分为三种类型：阴离子型，阳离子型和中性型。阴离子型阻垢剂起阻垢作用的主要是聚合物的负离子，这类阻垢剂应用最广。目前使用的阻垢剂几乎都是各种药剂的复合配方，这主要是因为各种药剂都有一定的局限性，同时也是为了利用各种药剂的协同效应。

CN 102703047 A公开了一种油田阻垢剂及其制备方法和应用，所述油田阻垢剂是由2-膦酸-1，2，4-三羧酸丁烷、乳化剂OP-10、磺化苯乙烯和水组成的原料制备得到的阻垢剂；该阻垢剂热稳定性好、钙容忍度高、与油田水配伍，在高温下具有阻垢、缓蚀和分散作用，能够很好地控制高温油田水的结垢问题。

CN 103449617 A公开了一种耐高温淀粉基阻垢剂及其制备方法与应用，所述阻垢剂是由淀粉基体、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸制备得到的耐高温淀粉基阻垢剂。该耐高温淀粉基阻垢剂具有耐高温、高效、无毒、无二次污染等特点。

CN 103482776 A提供一种复合阻垢剂及其应用。该复合阻垢剂至少包括聚天冬氨酸和一小分子物质，其中，所述小分子物质为丙烯酸、L-天冬氨酸、DL-丙氨酸或2-甲基咪唑。该复合阻垢剂在聚天冬氨酸低用量的情况下，仍能具有良好的碳酸钙阻垢率，其是一种制作成本低廉，阻垢效率高并且绿色环保的新型复合阻垢剂。

尽管现有技术提供了多种阻垢剂的选择，然而目前所使用的阻垢剂存在的主要问题有成本较高，配方比较复杂，阻垢率受油田pH影响大，与油田使用的杀菌剂、破乳剂、脱水剂等配伍性较差，在使用后会造成联合站破乳脱水困难，碱液成份较多，对环境有污染等问题。

因此，开发一种成本低，配方简单，阻垢率受油田pH影响小，能与油田使用的杀菌剂、破乳剂、缓蚀剂、粘土稳定剂等配伍性良好，不会造成破乳困难及对环境污染小的阻垢剂是十分有意义的。

发明内容

针对现有技术所提供的阻垢剂存在成本高，配方复杂，阻垢率受油田pH影响大，与油田使用的杀菌剂、破乳剂、脱水剂等配伍性较差，在使用后会造成联合站破乳脱水困难，碱液成份多，对环境有污染等一系列问题，本发明的主要目的在于开发一种阻垢剂，使其成分配方比较简单，投加浓度低、阻垢效果高，阻垢率受油田pH影响小，与油田使用的杀菌剂、破乳剂、缓蚀剂、粘土稳定剂等配伍性好，对环境低污染或无污染，以满足油水井生产过程中防止井内管柱表面结垢的需求。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种油水井阻垢剂的制备方法，其包括如下步骤：

在反应容器中将有机酸酐、磷酸盐、氢氧化钠及水混合，搅拌升温至80～85℃，缓慢同时滴加引发剂的水溶液以及丙烯酰胺类物质的水溶液，保持引发剂的水溶液与丙烯酰胺类物质的水溶液相同的滴加速度，温度控制在80～85℃，滴加完毕后80～90℃反应3～5h，即得所述油水井阻垢剂；

其中有机酸酐、磷酸盐、氢氧化钠、水、引发剂的水溶液以及丙烯酰胺类物质的水溶液的重量比为1～1.6：0.8～1：0.4～1：6.0～7.0：3.0～4.0：6.0～8.0，所述引发剂的水溶液的质量浓度为5～20％，所述丙烯酰胺类物质的水溶液的质量浓度为40～60％。

根据本发明的具体实施方式，在所述的油水井阻垢剂的制备方法中，其中，所述的有机酸酐选自乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐、苯酐中的一种或多种。

根据本发明的具体实施方式，在所述的油水井阻垢剂的制备方法中，其中，所述的磷酸盐选自磷酸钾、磷酸钠、次亚磷酸钠、磷酸铵中的一种或多种。

根据本发明的具体实施方式，在所述的油水井阻垢剂的制备方法中，其中，所述的引发剂选自过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、过氧化酰基、偶氮二异丁晴、过硫酸钾中的一种或多种。

根据本发明的具体实施方式，在所述的油水井阻垢剂的制备方法中，其中，所述的丙烯酰胺类物质为丙烯酰胺和/或N,N--二甲基丙烯酰胺。

另一方面，本发明提供一种油水井阻垢剂，其是根据本发明所述的油水井阻垢剂的制备方法得到的。

本发明通过检测添加少量浓度为0.5％的由本发明方法制备得到的油水阻垢剂的溶液时，其阻垢率能达到98.7％以上；本发明的阻垢剂在pH值为6～8范围内的阻垢率依然保持在98％以上；动态阻垢率实验表明当阻垢剂的用量为10mg/L时，对碳酸钙的阻垢率能达到98％以上，对硫酸钙的阻垢率也能达到约93％；配伍实验表明本发明阻垢剂与杀菌剂、缓蚀剂、破乳剂及粘土稳定剂的配伍性良好。在本发明的一具体实施例中，本发明阻垢剂与油田常用的杀菌剂TQ-1、缓蚀阻垢剂ATMP、粘土稳定剂FL与破乳剂PRJ配伍前后，本发明阻垢剂的阻垢率基本不变化，其他处理剂的性能也未发生变化。此外，当以浓度为5mg/L的阻垢剂溶液处理1方水时，所需要的费用仅为0.05元，价格极低。

由于本发明方法所制备得到的阻垢剂具有良好的阻垢性能，因此本领域可以理解的是可以将本发明的阻垢剂单独应用或是与其他组分复配成阻垢剂组合物加以应用，因此，本发明还可提供一种阻垢剂组合物，其包含了由所述的油水井阻垢剂的制备方法得到的油水井阻垢剂。

由于本发明制备方法得到的阻垢剂或包含该阻垢剂的组合物具有良好的阻垢性能，因此，本发明可提供将本发明的油水井阻垢剂或所述的阻垢剂组合物在阻止油田水、工业用水或生活用水结垢中的应用。

综上所述，本发明提供了油水井阻垢剂的制备方法以及制备得到的油水井阻垢剂，所得阻垢剂具有成本低，配方简单，阻垢率受油田pH影响小，与油田使用的杀菌剂、破乳剂、缓蚀剂、粘土稳定剂等配伍性良好，不会造成破乳困难及对环境污染小等优点。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

将引发剂过硫酸铵11.26g硫酸铵溶于180g水中配制成质量浓度为5.29％的过硫酸铵水溶液待用，配制325g 50％丙烯酰胺的水溶液待用，在反应釜中加入60g马来酸酐，41.4g次亚磷酸钠，22.2g氢氧化钠和330g水，搅拌升温至85℃，缓慢同时滴入上述配制好的过硫酸铵水溶液和丙烯酰胺的水溶液，保持过硫酸铵的水溶液和丙烯酰胺的水溶液滴加速度相同，温度控制在80-85℃；滴加完后85℃恒温反应4小时，即得粘稠淡黄色阻垢剂产品。

对比例1

先用蒸馏水溶解78.4g马来酸酐，加入31.8gSHP，然后将溶液加热到85℃后搅拌，接着缓慢滴加4％(NH₄)S₂O₈溶液和115.3g丙烯酸，2h滴完，保温一定时间即可制成阻垢剂产品。

实施例2

将引发剂过硫酸铵14.58g硫酸铵溶于180g水中配制成质量浓度为7.5％的引发剂水溶液待用，配制360g 50％丙烯酰胺的水溶液待用，在反应釜中加入70g马来酸酐，45g次亚磷酸钠，22.2g氢氧化钠和350g水，搅拌升温至85℃，缓慢同时滴入上述配制好的过硫酸铵水溶液和丙烯酰胺水溶液，保持引发剂的水溶液和丙烯酰胺物质的水溶液滴加速度相同，温度控制在80-85℃；滴加完后85℃恒温反应4小时，即得粘稠淡黄色阻垢剂产品。

实施例3

将偶氮二异丁晴11.26g溶于180g水中配制成质量浓度为5.29％的引发剂水溶液待用，配制325g 50％N.N--二甲基丙烯酰胺水溶液待用，在反应釜中加入60g马来酸酐，41.4g次亚磷酸钠，22.2g氢氧化钠和330g水，搅拌升温至85℃，缓慢同时滴入上述配制好的引发剂水溶液和丙烯酰胺类物质的水溶液，保持引发剂的水溶液和丙烯酰胺类物质的水溶液滴加速度相同，温度控制在80-85℃；滴加完后85℃恒温反应4小时，即得粘稠淡黄色阻垢剂产品。

实施例4阻垢性能评价

阻垢率

试验水质：

(1)、试样溶液的配制

1)2mol/L氢氧化钠水溶液：将8g氢氧化钠溶于100mL新鲜蒸馏水中。存放在聚乙烯瓶中，避免空气中的二氧化碳的污染。

2)A溶液：分别称2.89g±0.0lg无水CaCl₂、0.62g±0.0lg MgCl₂·6H₂O水溶液于200mL烧杯中，加蒸馏水移入IL容量瓶混合均匀后，定容。

3)B溶液：分别称1.31g±0.0lg NaCl、3.20g±0.0lg NaHCO₃、0.20g±0.0lg Na₂CO₃、0.63g±0.0lg Na₂SO₄水溶液于200mL烧杯中，加蒸馏水移入1L容量瓶混合均匀后，定容。

4)C溶液：称取2.50g±0.0lg实施例1、对比例1、实施例2及实施例3中得到的阻垢剂样品于100mL烧杯中，加蒸馏水移入500mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度线，摇匀，制得浓度为0.5％的阻垢剂溶液。

5)D溶液：用移液管移取10mL A溶液于250mL具塞锥形瓶中，加190mL蒸馏水混合均匀。

(2)、测定步骤

1)用移液管移取10mL A溶液于容量为250mL的具塞锥形瓶中，再加入190mL B溶液，盖紧瓶塞，充分摇匀，此溶液为空白溶液。

2)用移液管移取10mL A溶液于容量为250mL的具塞锥形瓶中，加入0.8mL C溶液，充分摇匀，再加入190mL B溶液，盖紧瓶塞，摇匀，此溶液为加药溶液。

3)将上述锥形瓶放入温度为70±1℃的电热鼓风干燥箱中恒温24小时后取出，冷却至室温。

4)用中速滤纸分别过滤上述溶液。

5)用移液管分别取滤后空白溶液和加药溶液各10mL，用浓度为2mol/L的NaOH水溶液调pH值至12，加入少许钙试剂，用EDTA溶液滴定至终点(溶液由红色变为亮蓝色)，记下EDTA溶液消耗体积。加药溶液消耗EDTA溶液的体积记为V₁，空白溶液消耗EDTA溶液的体积记为V₀。

6)取10mL D溶液，用EDTA滴定至终点。记下EDTA的消耗量为V。

(3)、计算公式

阻垢率E_f按下面公式计算：

$E_f=\frac{V_1-V_0}{V-V_0}\×100\%$

式中：

E_f——阻垢率，％；

V₁——加药溶液消耗EDTA的体积，单位为mL；

V₀——空白溶液消耗EDTA的体积，单位为mL；

V——D溶液消耗EDTA的体积，单位为mL。

(4)、平行两次测得实验结果见表1～4。

表1 实施例1制备的阻垢剂阻垢率的测定结果

测定编号	V(mL)	V0(mL)	V1(mL)	Ef(％)
					第一次	1.29	0.45	1.28	98.8
第二次	1.30	0.44	1.29	98.8

表2 对比例1制备的阻垢剂阻垢率的测定结果

测定编号	V(mL)	V0(mL)	V1(mL)	Ef(％)
					第一次	1.29	0.44	1.27	97.6
第二次	1.31	0.45	1.28	96.5

表3 实施例2制备的阻垢剂阻垢率的测定结果

测定编号	V(mL)	V0(mL)	V1(mL)	Ef(％)
					第一次	1.29	0.44	1.28	98.8
第二次	1.30	0.43	1.29	98.8

表4 实施例3制备的阻垢剂阻垢率的测定结果

测定编号	V(mL)	V0(mL)	V1(mL)	Ef(％)
					第一次	1.30	0.43	1.29	98.8
第二次	1.30	0.44	1.29	98.8

从表1、表3、表4中的数据可以看出，添加少量由实施例1、实施例3及实施例4得到的浓度为0.5％阻垢剂，所的溶液的阻垢率就能达到98.7％以上，而从表2中的数据可以看出对比例1中的阻垢率约为97％，表明本发明阻垢剂具有良好的阻垢率。

不同pH值时阻垢剂的阻垢率

本实验中将pH值从6.0逐渐提高至8.0，分别测定不同pH值时实施例1制备的阻垢剂的阻垢率，实验条件：Ca²⁺浓度为250mg/L；HCO₃ ^－浓度为250mg/L，恒温前调pH值至指定值，药剂浓度均为3.9mg/L，80℃恒温10小时。根据Q/SY DQ0833-2012《防垢剂产品验收和使用效果检验指标及方法》测定阻垢率，其结果如表5所示，实验结果表明阻垢剂在pH值从6.0至8.0的范围内一直保持十分优异的阻垢性能，而这一较宽的pH值范围正是油田水的pH范围。这说明了阻垢剂作为水处理药剂可以在较宽的pH值范围使用，而且都具有优良的阻垢效果。

表5 不同pH值时阻垢剂的阻垢率

pH值	阻垢率％
		6.0	99.5
7.0	99.0
		8.0	98.5

动态阻垢率的测定

使用DTJGII型动态结垢试验仪，模拟条件为：实验温度40℃，循环时间3min，结垢管长度100cm，直径1cm，排量1L/min。实施例1阻垢剂的加入浓度为0、10、20mg/L，其测定方法参见“油田结垢及防垢动态评价方法的研究应用”(王世强、王笑函、王勇等，中国海上油气(工程)，1997，2:39-48)，动态阻垢率实验数据如表6所示。

表6 阻垢剂用量与阻垢率的关系

由表6中可见，在动态循环的条件下，未加阻垢剂，阻垢率极低。加入阻垢剂后，阻垢剂加量为10mg/L时，阻垢剂对碳酸钙垢具有极强的阻垢性能，阻垢效率大于98％，对硫酸钙的阻垢率能达到约93％。

阻垢剂与其它处理剂的配伍性

在油田污水处理系统中，除了添加阻垢剂外，还需要添加破乳剂、缓蚀剂、杀菌剂等，选择油田常用的杀菌剂TQ-1(大庆石油学院开发区科技开发中心)、缓蚀阻垢剂ATMP(常州市紫霞化工有限公司)、粘土稳定剂FL(大庆石油学院开发区科技开发中心)与破乳剂PRJ(大庆油田龙鸣化工有限公司)进行配伍性实验。阻垢率为碳酸盐的阻垢率，杀菌率按照石油天然气行业标准SY/T5890-93规定的方法测试，缓蚀率按照石油天然气行业标准SY/T5273-91规定的方法测试，膨胀率按照企业标准Q/DQQX09-2011规定的方法测试，脱水率按照石油天然气行业标准Q/SYDQ0831-2013规定的方法测试。阻垢剂使用实施例1制备的阻垢剂，实验结果如表7所示。

表7 阻垢剂与其它处理剂的配伍性

由表7中可见，加入其它处理剂后，阻垢剂的阻垢率基本不变，其它处理剂的各种性能也未发生变化，因此，阻垢剂与破乳剂PRJ、杀菌剂TQ-1、缓蚀阻垢剂ATMP和粘土稳定剂FL具有良好的配伍性。

Claims (8)

1.一种油水井阻垢剂的制备方法，其包括如下步骤：

在反应容器中将有机酸酐、磷酸盐、氢氧化钠及水混合，搅拌升温至80～85℃，缓慢同时滴加引发剂的水溶液以及丙烯酰胺类物质的水溶液，保持引发剂的水溶液与丙烯酰胺类物质的水溶液相同的滴加速度，温度控制在80～85℃，滴加完毕后80～90℃反应3～5h，即得所述油水井阻垢剂；

其中有机酸酐、磷酸盐、氢氧化钠、水、引发剂的水溶液以及丙烯酰胺类物质的水溶液的重量比为1～1.6：0.8～1：0.4～1：6.0～7.0：3.0～4.0：6.0～8.0，所述引发剂的水溶液的质量浓度为5～20％，所述丙烯酰胺类物质的水溶液的质量浓度为40～60％。

2.根据权利要求1所述的油水井阻垢剂的制备方法，其中，所述的有机酸酐选自乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐、苯酐中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的油水井阻垢剂的制备方法，其中，所述的磷酸盐选自磷酸钾、磷酸钠、次亚磷酸钠、磷酸铵中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的油水井阻垢剂的制备方法，其中，所述的引发剂选自过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、过氧化酰基、偶氮二异丁晴、过硫酸钾中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的油水井阻垢剂的制备方法，其中，所述的丙烯酰胺类物质为丙烯酰胺和/或N,N-二甲基丙烯酰胺。

6.一种油水井阻垢剂，其是根据权利要求1～5所述的油水井阻垢剂的制备方法得到的。

7.一种阻垢剂组合物，其包含根据权利要求1～5所述的油水井阻垢剂的制备方法得到的油水井阻垢剂。

8.权利要求6所述的油水井阻垢剂或权利要求7所述的阻垢剂组合物在阻止油田水、工业用水或生活用水结垢中的应用。