CN104925966B

CN104925966B - 一种油田系统用阻垢缓蚀剂

Info

Publication number: CN104925966B
Application number: CN201510395879.9A
Authority: CN
Inventors: 龙海丽; 奚俊俊; 宁秀梅; 何海峰
Original assignee: Anhui Lantian Energy Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Haorun New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2035-07-06
Also published as: CN104925966A

Abstract

本发明提供一种油田系统用阻垢缓蚀剂，属于水处理技术领域，其配料重量百分比组成为：高分子量聚马来酸酐15~30%、聚环氧琥珀酸5~10%、硫酸锌6~9%、二乙基二硫代氨基甲酸钠5~10%、硫脲5~10%、乙二胺四乙酸二钠1~5%和余量的水。本发明提供一种高效、无磷环保的油田系统用阻垢缓蚀剂，尤其适用于碱度高、矿化度高、氯根高、硅酸盐垢严重的油田系统，本发明配方的各组分具有很好的相溶性、协同性和互补性，其阻垢率可高达99.9%，缓蚀率可高达98.5%。

Description

一种油田系统用阻垢缓蚀剂

技术领域

本发明涉及一种阻垢缓蚀剂，特别是一种油田系统用阻垢缓蚀剂，属于水处理技术领域。

背景技术

目前我国大部分油田已经进入高含水开发阶段，即二次采油和三次采油阶段。现阶段，我国许多油井产出液钙离子、镁离子和碳酸氢根离子浓度偏高处于严重饱和状态，在受温度、压力等因素的影响时，就会在设备上聚集，因此导致采油设备结垢严重。

随着三次采油体系的注入，采出井硅酸盐结垢现象也越来越严重。二氧化硅是一种很难溶解的物质，其溶解度随着温度的升高而降低，当达到饱和时就会在器壁上沉淀下来。同时二氧化硅还易与其他物质在高温下反应结合在一起，形成不易溶解且极其坚硬的物质，如钠辉石、方沸石、针钠钙石等。二氧化硅在高pH值下，一般溶解为硅酸盐或者胶体二氧化硅或者两者共存，当浓度偏高时容易形成硅酸盐垢或者复合盐垢。

垢层的存在严重妨碍了设备的正常运转，增加了流体的阻力，降低了传热效率，造成了巨大的能源浪费和经济损失。同时油田水含氯很高，设备的腐蚀严重，结垢物中还可能含有一定的腐蚀物，又会加重设备的腐蚀即俗称的垢下腐蚀。

现在一般的阻垢剂对油田水虽具有一定的阻垢作用，但是由于油田水的碱度高、矿化度高、氯根高的特点，使得其效果不佳，且并未减弱采出水中的结垢速率，只能暂时抑制阻垢现象。特别是普通的防垢剂对硅酸盐垢的防垢率很低，持续的结垢会导致卡泵、断杆等现象发生。

化学阻垢剂在现在的油田中使用较普遍，研究高效、经济的新型防垢剂已成为油田防垢的一个重要方向。针对矿化度高的油田水投加化学阻垢剂会降低垢的产生，但是如果投加不适宜的阻垢缓蚀剂剂又会对油田水造成二次污染，因此新型的无磷阻垢剂是现在发展的趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、无磷环保的油田系统用阻垢缓蚀剂，尤其适用于碱度高、矿化度高、氯根高、硅酸盐垢严重的油田系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其配料重量百分比组成为：

更进一步地优选，其配料重量百分比组成为：

进一步地优选，所述的高分子量聚马来酸酐的平均分子量大于6000。

进一步地优选，所述的聚环氧琥珀酸是质量分数为46％的聚环氧琥珀酸水溶液。

更进一步地优选，其制备方法的步骤为：

(1)将固体聚马来酸酐和水加入反应釜中常温搅拌20～30分钟，使固体聚马来酸酐充分水解；

(2)在反应釜中依次投入硫酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠、硫脲、乙二胺四乙酸二钠，搅拌20～30分钟，使配料充分溶解；

(3)最后在反应釜中加入聚环氧琥珀酸，搅拌均匀后即得产品。

本发明主要由高分子量聚马来酸酐组成，高分子量聚马来酸酐具有高效分散性，在水中因解离作用而显负电性，能吸附垢晶的晶核或微晶的颗粒，晶核或微晶因而带有负电荷，并由于静电斥力起到了分散作用，同时聚马来酸酐会吸附到晶体的活性增长点进行螯合作用，抑制了晶格向一定的方向成长，使晶格歪曲长不大。其含羧基(-COOH)数量越多，阻垢效果越好。由我们自主研制的聚马来酸酐产品，平均分子量达6000以上，远远超过国家标准GB10535优等品水平，因此阻垢分散效果明显。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提供了一种新型高效环保油田系统用阻垢缓蚀剂，尤其适用于碱度高、矿化度高、氯根高、硅酸盐垢严重的油田系统。本发明的各组分具有很好的相溶性、协同性和互补性，其阻垢率可高达99.9％，缓蚀率可高达98.5％。

(2)本发明的配方和制备方法均绿色化。本发明采用的复配原料中不含磷，不会造成水体富营养化，排水不会对环境造成污染；且本发明制备方法简单可行，为清洁工艺，无工业三废排放。

(3)本发明的主要组分高分子量聚马来酸酐，其阻垢效率高，特别是对硅酸盐垢、钡垢等也有很好的分散作用，具有耐高温(0-300℃)、耐碱、耐盐、在油层条件下稳定、对油层无破坏等优点。同时复配上聚环氧琥珀酸，发挥协同作用，提高阻垢缓蚀效果。本发明还添加了硫酸锌，可与高分子量聚马来酸酐和聚环氧琥珀酸络合反应，使溶液稳定，同时硫酸锌属于阴极型缓蚀剂，可在腐蚀电池的阴极高电位区快速沉积形成保护膜，发挥缓蚀作用。

(4)本发明复配上二乙基二硫代氨基甲酸钠(SDDTC)，SDDTC分子中同时含有2个S原子和1个N原子，具有良好的配位活性，可以与许多过渡金属如Mn(II)、Fe(II)、Co(II)、Cu(II)、Zn(II)等形成配位络合物沉积保护膜，且SDDTC属于混合型缓蚀剂，既能在阳极成膜，也能在阴极成膜，阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散，起到缓蚀作用。同时复配上硫脲，可以与SDDTC形成一种“包含络合物”，这样形成的膜将更为致密，缓蚀效果也更好。本发明还添加了乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，为氨羧酸型螯合剂，对重金属离子有一定的螯合与屏蔽作用，在一定程度上能抑制金属离子的催化损伤。

本发明的药剂配方属无磷环保，具有处理效果强、综合成本低等优点，尤其适用于碱度高、矿化度高、氯根高、硅酸盐垢严重的油田系统。

内蒙古某油田管柱正常使用寿命约三年，由于存在结垢腐蚀现象，管柱的平均使用寿命约1年左右，甚至最短的仅仅为3至4个月。现场发现油田的抽油杆上主要为白色垢，接箍处垢比杆上厚很多，结垢现象严重。对油田水的水质进行检测，分析出油田水属于高pH值、离子含量高、氯含量高型水质，使设备容易产生结垢并伴有垢下腐蚀倾向。对油井抽油杆上的垢样进行元素测定分析，测定出垢样主要是硅盐垢。2014年使用本发明的阻垢缓蚀剂，四个月后现场检查比对，加入浓度为25mg/L的本发明阻垢缓蚀剂处理后，抽油杆上和接箍处约90％水垢已消融脱落，无新垢产生，未见腐蚀现象，效果明显，取得了很好的效果。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1：一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其配料重量百分比组成为：

其中，所述的高分子量聚马来酸酐的平均分子量大于6000；所述的聚环氧琥珀酸是质量分数为46％的聚环氧琥珀酸水溶液。

本发明制备方法的步骤为：

实施例2：一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其配料重量百分比组成为：

本实施例制备方法的步骤同实施例1。

实施例3：一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其配料重量百分比组成为：

本实施例制备方法的步骤同实施例1。

实施例4：一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其配料重量百分比组成为：

本实施例制备方法的步骤同实施例1。

为了证明本发明的阻垢缓蚀性能，上述实施例所得的阻垢缓蚀剂的性能评定方法如下：

阻垢性能测定实验采用静态阻垢试验法(GB16632—1996)进行阻垢性能测定；

仪器设备：酸度计pHS-3C型，精度±0.02；电热恒温水浴锅HH·S21-4型，精度1℃；

试验条件：试验温度(80±1)℃，试验周期72h，试验水为内蒙古某油田注入水，药剂浓度为25mg/L。试验前后Ca²⁺用EDTA标准溶液标定。阻垢率按下式计算：

阻垢率η＝(X₂-X₁/X₀-X₁)×100％

X₁，X₂——未加入药剂和加入药剂的试验用水Ca²⁺质量浓度，mg/L；

X₀——试验前补充水浓缩7倍时Ca²⁺质量浓度理论值，mg/L。

阻垢性能测定结果见下表1。

缓蚀性能测定实验采用旋转挂片失重法(HG/T 2159—1991)进行缓蚀性能测定；

仪器设备：旋转挂片腐蚀试验仪RCC-III型；

试验条件：试验温度45℃，旋转速度80r/min，试验时间72h，药剂浓度为25mg/L，试验水为内蒙古某油田井底直接取出的油水混合物水样，试验试片为冷却水化学处理碳钢标准腐蚀试片Ⅰ型，腐蚀率按下式计算：

Y₀＝8760×m₀×10/(s×ρ×t)

Y₁＝8760×m×10/(s×ρ×t)

W＝(Y₀-Y₁)/Y₀×100％

Y₀——空白试验试片的腐蚀率，mm/a；

Y₁——加药剂后试片的腐蚀率，mm/a；

W——缓蚀率，％；

m0——空白试验试片的质量损失，g；

m——加药剂后试片的质量损失，g；

s——试片表面积，cm²；

ρ——试片密度，g/cm³；

t——试验时间，h；

8760——与1年相当的小时数，h/a；

10——与1cm相当的毫米数；mm/cm。

缓蚀性能测定结果见下表下1。

表1

由表1可知，实施例1至4的药剂通过实验应用于内蒙古某油田系统，在浓度为25mg/L条件下的阻垢、缓蚀性能都良好，其中阻垢率最高可达到99.9％，缓蚀率最高可达到98.5％，而实施例中以实施例3的药剂综合效果最佳，进而筛选出实施例3为最佳实施例。

以上描述了本发明的主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其特征在于，其配料重量百分比组成为：

高分子量聚马来酸酐 15~30%

聚环氧琥珀酸 5~10%

硫酸锌 6~9%

二乙基二硫代氨基甲酸钠 5~10%

硫脲 5~10%

乙二胺四乙酸二钠 1~5%

余量的水。

2.根据权利要求1所述的一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其特征在于，其配料重量百分比组成为：

高分子量聚马来酸酐 20~25%

聚环氧琥珀酸 7~8%

硫酸锌 7~8%

二乙基二硫代氨基甲酸钠 7~8%

硫脲 7~8%

乙二胺四乙酸二钠 2~4%

余量的水。

3.根据权利要求1所述的一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述的高分子量聚马来酸酐的平均分子量大于6000。

4.根据权利要求1所述的一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其特征在于，所述的聚环氧琥珀酸是质量分数为46%的聚环氧琥珀酸水溶液。

5.根据权利要求1所述的一种油田系统用阻垢缓蚀剂，其特征在于，其制备方法的步骤为：

（1）将固体聚马来酸酐和水加入反应釜中常温搅拌20~30分钟，使固体聚马来酸酐充分水解；

（2）在反应釜中依次投入硫酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠、硫脲、乙二胺四乙酸二钠，搅拌20~30分钟，使配料充分溶解；

（3）最后在反应釜中加入聚环氧琥珀酸，搅拌均匀后即得产品。