CN105273703B - 油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对原油采出液进行脱水、防腐、防垢、防蜡、降粘作业的一体化石化处理技术，特别是油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂，包括由咪唑啉衍生物构成的缓蚀剂、防蜡型破乳剂和阻垢剂构成的溶质和溶解该溶质的溶剂；防蜡型破乳剂由乙烯多胺嵌段聚醚经马来酸酐改性所得的产物构成，阻垢剂为由机膦酸盐、有机磷酸酯与有机膦羧酸三者当中的任意一者纯净物或该三者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物构成。本发明具有“一剂多效”的原油处理效用，在从井筒至地面原油集输系统的过程中对原油采出液进行一体化处理，可完全避免施工作业重叠和药剂浪费，缩短药剂加投处理流程，简化地面油田工艺。

Description

油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂

技术领域

本发明涉及在常温集输状态对从地层经井筒（抽油井）向上流入地面集输系统过程中的原油采出液进行脱水、防腐、防垢、防蜡、降粘作业的一体化石化处理技术，特别是油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂。

背景技术

目前，在油田开发过程中，原油采出液从地层-井筒-地面集输管网-集中处理站-油水处理的运移、处理过程中，由于采出液的性质及工艺系统理化参数的变化，常常致使其受腐蚀、结垢、结蜡现象及粘度变化等问题，这对油田生产造成严重影响。为保证生产、集输、处理系统更加高效、经济地运行，经过多年发展，已出现对原油采出液在常温集输状态进行防腐处理、防垢处理、防蜡处理、降凝处理、降粘处理或脱水处理等一系列油田地面化学单项技术体系，尽管满足了油田生产需要，但其仍然存在明显的缺点：由于对原油同时进行防腐处理、防垢处理、防蜡处理、降凝处理、降粘处理和脱水处理的综合措施庞杂，被投放的防腐药剂、防垢药剂、防蜡药剂、降凝药剂、降粘药剂和脱水药剂其作用重叠，不能充分发挥药效，乃至相混合后的药剂的处理效果大为下降，而且被投放的各类药剂的加和总量很大，施工作业频繁，各类药剂作用重叠，不能充分发挥药效，造成资源浪费严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂，其具有“一剂多效”的原油处理效用，在从井筒至地面原油集输系统的过程中对原油采出液进行一体化处理，兼备防腐、防垢、防蜡、降粘和脱水的功能，同时实现采出液常温集输，可完全避免由单项原油采出液药剂处理技术重复使用造成的施工作业重叠和药剂浪费，缩短药剂加投处理流程，简化地面油田工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种油油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂，包括由缓蚀剂、防蜡型破乳剂和阻垢剂构成的溶质和溶解该溶质的溶剂；溶质的质量百分含量为40%—85%：缓蚀剂的质量百分含量为15%—30%，防蜡型破乳剂的质量百分含量为20%—40%，阻垢剂的质量百分含量为5%—15%，溶剂的质量百分含量相应为15%—60%；缓蚀剂为咪唑啉衍生物，其合成工艺如下：①向三颈瓶内加入56.5份指定酸类物质和32.2份指定胺类物质，通过三颈瓶使其两者在被持续搅拌的状态中加热到120℃初次反应2小时而形成中间产物；②将三颈瓶内部受热温度在2h内从120℃匀速升至180℃—190℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到180℃—190℃保温2.5小时；③将三颈瓶内部受热温度在2h内从180℃—190℃匀速升至270℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到270℃连续反应2小时而形成咪唑啉中间体；④将10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至110℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物和均混的10份咪唑啉中间体与0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至130℃使咪唑啉中间体与环氧乙烷和/或环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应5h继而相应生成由咪唑啉衍生物构成的缓蚀剂；所述的指定酸类物质为辛酸、癸酸、己酸、月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、十四烷酸和环烷酸十者当中的任意一者纯净物或该十者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物，所述的指定胺类物质为二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺三者当中的任意一者纯净物或该三者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物；防蜡型破乳剂由乙烯多胺嵌段聚醚经马来酸酐改性所得的产物构成，阻垢剂为由机膦酸盐、有机磷酸酯与有机膦羧酸三者当中的任意一者纯净物或该三者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物构成。

本发明的目的是这样实现的：一种应用油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂的配套使用技术，①将油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂经准备采油的油井最上端位于地面的井口投加到油井所属的配装在油井内的套管和配装在套管内的抽油油管之间形成的油套环空内；②使投入到油套环空内的该油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂受引力作用不受阻碍地经该油套环空向下流动至油井最下端连通油藏的井底，然后确保该油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂经井底流入抽油油管内以与从油藏通过井底流入抽油油管的原油采出液在抽油油管内按质量流量成比例相均混的方式随同原油采出液向上经井口流入原油采出液集输系统。

本发明的目的在于提供一种制备作为缓蚀剂的咪唑啉衍生物和防蜡型破乳剂的工艺，其实施技术手段具备实用创新性。

本发明的目的是这样实现的：一种制备作为缓蚀剂的咪唑啉衍生物的工艺，①向三颈瓶内加入56.5份(0.2mol)指定酸类物质和32.2份 (0.22moL)指定胺类物质，通过三颈瓶使其两者在被持续搅拌的状态中加热到120℃初次反应2小时而形成中间产物；②将三颈瓶内部受热温度在2h内从120℃匀速升至180℃—190℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到180℃—190℃保温2.5小时；③将三颈瓶内部受热温度在2h内从180℃—190℃匀速升至270℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到270℃连续反应2小时而形成咪唑啉中间体；④将10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至110℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物和均混的10份咪唑啉中间体与0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至130℃使咪唑啉中间体与环氧乙烷和/或环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应5h继而相应生成由咪唑啉衍生物构成的缓蚀剂；所述的指定酸类物质为辛酸、癸酸、己酸、月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、十四烷酸和环烷酸十者当中的任意一者纯净物或该十者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物，所述的指定胺类物质为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺四者当中的任意一者纯净物或该四者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物。

本发明的目的是这样实现的：一种制备防蜡型破乳剂的工艺，①将10份多乙烯多胺和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至135℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物、由均混的10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至135℃使乙烯多胺与环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应8h继而生成多乙烯多胺嵌段聚醚；②将由盐酸与多乙烯多胺嵌段聚醚相均混成的第一次混合物pH值调至7，再使第一次混合物在105℃被真空脱水4h；③将由100份经真空脱水后的乙烯多胺嵌段聚醚和4份马来酸酐均混成的第二混合物升温至115℃反应4h，再使第二混合物降温至80℃，最后将由0.5份偶氮二异氰酸酯与第二混合物均混成的第三混合物升温至90℃反应4h继而生成防蜡型破乳剂。

本发明由缓蚀剂、防蜡型破乳剂和阻垢剂相复配成的药剂具备防腐、防蜡、脱水和防垢的功能。

本发明的药剂及其配套技术是根据原油采出液处理在被药剂处理工艺中所表现出来的实际物化规律被研发、设计出来的：一、原油采出液在其从地层经井筒-地面集输管网-计量站-联合站流动的过程中其本身的温度、压力、流速、流态等物理性质则会发生变化，而原油采出液本身的化学性质并未出现变化，原油采出液的腐蚀、结垢则是其本身的化学性质，但腐蚀、结垢的发生也是因其温度、压力、流态等物理条件发生变化继而使腐蚀、结垢易于发生；，此外，原油采出液的结蜡、黏度变化是因温度等物理性质发生变化后，乃至其成分、相态发生变化；二、防腐、防垢、防蜡、脱水、降粘等单项技术所使用的各类药剂通常是表面活性剂，利用表面活性剂在金属表面的吸附能力抑制腐蚀的发生，而且利用表面活性剂在蜡晶表面的吸附能力抑制蜡晶持续生长，同时利用表面活性剂对油水两相的吸附能力可起到破乳作用，而且金属表面改性、油水加速分离和原油采出液结蜡的抑制又会有利于原油采出液在常温集输状态降粘。

本发明的研发思路为：现有防蜡剂、破乳剂常用的表面活性物质包括磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、平平加型、OP型表面活性剂或经硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等。经过试验和筛选，其中的由聚醚型表面活性剂类的防蜡剂可作为同时具有防蜡、脱水功能的防蜡剂。本发明最终选定的聚醚型表面活性剂以多乙烯多胺类药剂为起始剂，通过环氧乙烷和/或环氧丙烷接枝共聚形成防蜡型破乳剂，在分子链中N原子位置形成支链。这类防蜡型破乳剂又是较好的防蜡、降粘剂，由于其分子的多支结构，极易形成微小的网络，使原油采出液中已形成的石蜡单晶落入这些网络，阻碍石蜡单晶体自由运动，不能相互连接，形成石蜡的网状结构，降低原油采出液的粘度和凝固点，以防止蜡晶聚结，从而达到原油采出液防蜡的目的，同时，由于原油采出液粘度及凝固点的降低，原油采出液输送温度也会降低，使原油采出液泵在常温状态被连续集输。

为了防止缓蚀剂、防蜡型破乳剂互不配伍而影响药剂效果，本发明根据防蜡型破乳剂配方物化性质最终选定的缓蚀剂以多乙烯多胺为原料，使其合成咪唑啉中间体，然后在咪唑啉中间体接枝环氧乙烷和/或环氧丙烷，并根据缓蚀剂、防蜡型破乳剂的协同效用程度控制接枝的支链长度。

本发明所具有的防蜡型破乳剂、缓蚀剂配方分子结构相似、支链基团一致，避免药剂相互影响，最大发挥其明显的协同效应，防蜡型破乳剂、缓蚀剂与阻垢剂复配即形成原油采出液脱水防腐防垢防蜡降粘常温集输一体化药剂。

本发明的配套使用技术原理为：当在井口将本发明的药剂连续投加至油套环空内以经油套环空进入生产集输系统，药剂与原油采出液相互作用，药剂在油管内的金属表面吸附形成的亲水膜抑制经油管向上流动的原油采出液腐蚀的发生，避免蜡晶在金属表面上吸附结蜡，药剂中的阻垢剂与原油采出液中的钙离子络合，继而在碳酸钙微晶表面吸附，以避免结垢的发生；药剂中的原油采出液脱水组分（防蜡型破乳剂）与乳状液充分混合，将原油采出液脱水处理工艺提前到井筒中进行，促进油水分离，由油外相的油包水型乳状液转化成的水外相水包油乳状液降低原油采出液接触井筒、集输管而产生的摩阻力，同时药剂中的表面活性剂（防蜡型破乳剂）在蜡晶表面上吸附，使蜡晶聚结生长，继而避免结蜡的发生，从而降低原油采出液的凝固点及粘度，有利于原油采出液的输送。本发明的药剂及其配套使用技术可同时使原油采出液腐蚀、结垢、结蜡得到抑制；原油采出液由油外相变为水外相而形成水环效应；原油采出液的凝固点、粘度降低，原油采出液常温输送边界得以扩大。

综上所述，本发明具有“一剂多效”的原油处理效用，在从井筒至地面原油集输系统的过程中对原油采出液进行一体化处理，兼备防腐、防垢、防蜡、降粘和脱水的功能，可完全避免由单项原油采出液药剂处理技术重复使用造成的施工作业重叠和药剂浪费，缩短药剂加投处理流程，简化地面油田工艺。

具体实施方式

一种油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂，包括由缓蚀剂、防蜡型破乳剂和阻垢剂构成的溶质和溶解该溶质的溶剂；溶质的质量百分含量为40%—85%：缓蚀剂的质量百分含量为15%—30%，防蜡型破乳剂的质量百分含量为20%—40%，阻垢剂的质量百分含量为5%—15%，溶剂的质量百分含量相应为15%—60%；缓蚀剂由咪唑啉衍生物构成，防蜡型破乳剂由乙烯多胺嵌段聚醚经马来酸酐改性所得的产物构成，阻垢剂为由机膦酸盐、有机磷酸酯与有机膦羧酸三者当中的任意一者纯净物或该三者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物构成。

一种制备作为缓蚀剂的咪唑啉衍生物的工艺，其特征是：①向三颈瓶内加入56.5份(0.2mol)指定酸类物质和32.2份 (0.22moL)指定胺类物质，通过三颈瓶使其两者在被持续搅拌的状态中加热到120℃初次反应2小时而形成中间产物；②将三颈瓶内部受热温度在2h内从120℃匀速升至180℃—190℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到180℃—190℃保温2.5小时；③将三颈瓶内部受热温度在2h内从180℃—190℃匀速升至270℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到270℃连续反应2小时而形成咪唑啉中间体；④将10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至110℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物和均混的10份咪唑啉中间体与0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至130℃使咪唑啉中间体与环氧乙烷和/或环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应5h继而相应生成由咪唑啉衍生物构成的缓蚀剂；所述的指定酸类物质为辛酸、癸酸、己酸、月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、十四烷酸和环烷酸十者当中的任意一者纯净物或该十者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物，所述的指定胺类物质为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺四者当中的任意一者纯净物或该四者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物。

一种制备防蜡型破乳剂的工艺，其特征是：①将10份多乙烯多胺和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至135℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物、由均混的10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至135℃使乙烯多胺与环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应8h继而生成多乙烯多胺嵌段聚醚；②将由盐酸与多乙烯多胺嵌段聚醚相均混成的第一次混合物pH值调至7，再使第一次混合物在105℃被真空脱水4h；③将由100份经真空脱水后的乙烯多胺嵌段聚醚和4份马来酸酐均混成的第二混合物升温至115℃反应4h，再使第二混合物降温至80℃，最后将由0.5份偶氮二异氰酸酯与第二混合物均混成的第三混合物升温至90℃反应4h继而生成防蜡型破乳剂。

本发明的试验结果表明：其缓蚀率大于70%，阻垢率大于80%，防蜡率大于50%，原油采出液脱水率大于85%，原油采出液粘度降低70%，凝固点降低4℃，措施井因腐蚀、结垢、结蜡的检泵周期从90—200天延长到365天以上，由于凝固点、粘度降低后，常温集输里程明显延长，DN50集输管管径的集输距离可扩大100米以上。

Claims (2)

1.一种油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂，其特征在于：包括由缓蚀剂、防蜡型破乳剂和阻垢剂构成的溶质和溶解该溶质的溶剂；溶质的质量百分含量为40%—85%：缓蚀剂的质量百分含量为15%—30%，防蜡型破乳剂的质量百分含量为20%—40%，阻垢剂的质量百分含量为5%—15%，溶剂的质量百分含量相应为15%—60%；缓蚀剂为咪唑啉衍生物，其合成工艺如下：①向三颈瓶内加入56.5份指定酸类物质和32.2份指定胺类物质，通过三颈瓶使其两者在被持续搅拌的状态中加热到120℃初次反应2小时而形成中间产物；②将三颈瓶内部受热温度在2h内从120℃匀速升至180℃—190℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到180℃—190℃保温2.5小时；③将三颈瓶内部受热温度在2h内从180℃—190℃匀速升至270℃，使三颈瓶内的中间产物被加热到270℃连续反应2小时而形成咪唑啉中间体；④将10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至110℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物和均混的10份咪唑啉中间体与0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至130℃使咪唑啉中间体与环氧乙烷和/或环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应5h继而相应生成由咪唑啉衍生物构成的缓蚀剂；所述的指定酸类物质为辛酸、癸酸、己酸、月桂酸、油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、十四烷酸和环烷酸十者当中的任意一者纯净物或该十者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物，所述的指定胺类物质为二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺三者当中的任意一者纯净物或该三者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物；防蜡型破乳剂由乙烯多胺嵌段聚醚经马来酸酐改性所得的产物构成，阻垢剂为由机膦酸盐、有机磷酸酯与有机膦羧酸三者当中的任意一者纯净物或该三者通过任意组合方式以任意比例相均混的混合物构成。

2.一种制备如权利要求1所述的油田防腐防垢防蜡脱水降粘常温集输复合药剂的方法，其特征是：其中的防蜡型破乳剂的制备工艺是：①将10份多乙烯多胺和0.5份氢氧化钾以均混状态升温至135℃，再使由负压进料工艺引入的100份环氧乙烷或100份环氧丙烷或100份由环氧乙烷与环氧丙烷以任意比例相均混的混合物、由均混的10份咪唑啉中间体和0.5份氢氧化钾相均混成待接枝反应混合物，然后将该待接枝反应混合物升温至135℃使乙烯多胺与环氧丙烷在受氢氧化钾催化的过程中连续发生接枝反应8h继而生成多乙烯多胺嵌段聚醚；②将由盐酸与多乙烯多胺嵌段聚醚相均混成的第一次混合物pH值调至7，再使第一次混合物在105℃被真空脱水4h；③将由100份经真空脱水后的乙烯多胺嵌段聚醚和4份马来酸酐均混成的第二混合物升温至115℃反应4h，再使第二混合物降温至80℃，最后将由0.5份偶氮二异氰酸酯与第二混合物均混成的第三混合物升温至90℃反应4h继而生成防蜡型破乳剂。