CN105441051B - 一种可溶性防垢防蜡球 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可溶性防垢防蜡球。该可溶性防垢防蜡球，包括表面活性剂、清蜡剂和防垢剂RX‑613，所述表面活性剂包括烷基苯硫磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚，所述清蜡剂包括乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯。本发明可以保证该可溶性防垢防蜡球具有可溶性、具有防止管线结垢结蜡的作用、不堵管线等优点，不仅将老垢溶解在原油中，并且可以防止原油介质结垢在管壁上，从而解决了现有机械清蜡防垢球因管线变形等造成管线堵塞、运行成本高等问题。实验研究表明，本发明提供的可溶性防垢防蜡球不仅可以代替现场的橡皮球清蜡的效果，而且具有化学清蜡、防垢的多功能，综合清蜡率为85.2％，防垢率为82.18％。
Description
技术领域
本发明涉及一种可溶性防垢防蜡球。
背景技术
石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色液体，由不同的碳氢化合物组成，并含有烃类石蜡。原油在生产及管输过程中，随压力、温度的降低以及轻质组份的不断溢出，易凝原油中的蜡开始结晶、析出，并不断在管壁中沉积，影响管输效率，严重的会堵塞管道，停止输送。因此，每年需投入大量的费用用于清蜡，并大力发展油田清防蜡技术。
油田清防蜡技术，一直受到世界各地石油生产者的重视，并发展和应用了机械、热力、化学等多种清防蜡工艺技术。对于单管不加热集输流程，一般采用定时投放橡胶清蜡球对管线进行疏通；而对于原油粘度大，结蜡及结垢严重的管线，由于投放橡胶清蜡球容易造成管线回压升高或堵塞，严重影响集输管线运行安全，因此，无法通过定时投清蜡球解决疏通管线的问题。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：目前单管不加热集输流程，依靠管线投加橡胶清蜡球进行清蜡，对于结垢结蜡严重管线投加橡胶球时无法达到疏通管线的目的，而且容易造成管线堵塞，对于结垢严重管线只有通过物理除垢或更换管线来解决，对于结蜡严重管线依靠热洗清蜡车对管线进行热洗清蜡投入费用高，工作量大，且井组安装投球装置闲置。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种可溶性防垢防蜡球，具有防止管线结垢结蜡的作用，从而可以避免管线堵塞。
为了解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种可溶性防垢防蜡球，包括表面活性剂、清蜡剂和防垢剂，所述表面活性剂包括烷基苯磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚，所述清蜡剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯，所述烷基苯磺酸钠、尼钠尔与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为1:1:2，所述防垢剂为防垢剂RX-613。
优选的，所述表面活性剂与可溶性防垢防蜡球的质量比为30:100。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与聚乙烯的质量比为(3-5):(1-3)。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与聚乙烯的质量比为4:2。
优选的，所述清蜡剂和防垢剂的质量比为60～70：20～30。
优选的，所述清蜡剂和防垢剂的质量比为60～65：25～30。
优选的，所述清蜡剂和防垢剂的质量比为60：30。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：由于本发明以烷基苯磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚为表面活性剂，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯为清蜡剂，并结合防垢剂RX-613，保证了该可溶性防垢防蜡球具有可溶性、清蜡效果好、不堵管线等优点，不仅将老垢溶解在原油中，并且可以防止原油介质结垢在管壁上，从而解决了现有机械清蜡防垢球因管线变形等造成管线堵塞、运行成本高等问题。实验研究表明，本发明提供的可溶性防垢防蜡球不仅可以代替现场的橡皮球清蜡的效果，而且具有化学清蜡、防垢的多功能，综合清蜡率为85.2％，防垢率为82.18％。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种可溶性防垢防蜡球(代号为TT-166)，其包括表面活性剂、清蜡剂和防垢剂RX-613，所述表面活性剂包括烷基苯磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)，所述清蜡剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和聚乙烯(优选为低密度聚乙烯(LDPE))，所述烷基苯磺酸钠、尼钠尔与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为1:1:2。
由于本发明以烷基苯磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚为表面活性剂，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯为清蜡剂，并结合防垢剂，保证了该可溶性防垢防蜡球具有可溶性、清蜡效果好、不堵管线等优点，不仅将老垢溶解在原油中，并且可以防止原油介质结垢在管壁上，从而解决了现有机械清蜡防垢球因管线变形等造成管线堵塞、运行成本高等问题。
表面活性剂分为水溶性表面活性剂和油溶性表面活性剂，水溶性表面活性剂的润湿反转作用可以使油井结蜡表面反转为亲水表面，油溶性的表面活性剂能分散蜡晶微粒，二者共同配合有利于蜡从结蜡表面脱落，起到防蜡和清蜡的双重作用。对于本发明所述可溶性防垢防蜡球中的表面活性剂而言，所述烷基苯磺酸钠为水溶性表面活性剂、尼钠尔为水溶性表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚为油溶性表面活性剂。因此，本发明将烷基苯硫磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚进行复配，由于相互之间产生一定的协同效应，因此效果好于单独使用每一种组分。所述烷基苯磺酸钠、尼钠尔与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比优选为(1-3):(1-3):(2-6)，更优选为1：1：2。通过实验数据可以得出：烷基苯磺酸钠、尼钠尔与脂肪醇聚氧乙烯醚的防蜡效果较好，防蜡率都超过了50％，优于其它表面活性剂。
表面活性剂与可溶性防垢防蜡球的质量比是影响防蜡效果的重要参数，随着表面活性剂用量的增加，防蜡效果增加；但是，表面活性剂含量过高则防蜡率增加不大，综合各种因素，按照本发明，所述表面活性剂与可溶性防垢防蜡球的质量比优选为20～40:100，更优选为30:100。
清蜡剂中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯的质量比是影响防蜡效果重要参数。本发明优选采用所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与聚乙烯的质量比为(3-5):(1-3)，更优选为2:1。
由于原油集输管道结垢的主要垢型为硫酸钡垢，因此，本发明优选采用防垢剂RX-613作为防垢剂，其为多组分阻垢分散剂，其对硫酸钡垢的形成有一定抑制作用。本发明通过采用防垢剂RX-613，保证了可溶性防垢防蜡球使其具有一定强度的同时，缓慢释放清防蜡及阻垢剂，到达清蜡、防垢效果。本发明采用的防垢剂优选为RX-613，由西安天太石化科技有限公司生产。RX-613为一种多组分阻垢分散剂。
由于清蜡剂与防垢剂之间有相互制约的作用，因此，本发明采用清蜡剂和防垢剂的质量比优选为60～70：20～30，更优选为60～65：25～30更优选为60：30。
TT-166在管输设备中发挥良好的作用，除了要求具有较高的防蜡防垢率外，控制好其在原油中的溶解速度是一个十分关键的问题。通过动态溶解速率实验及防蜡防垢状况，在动态模拟实验装置上进行，从而测定管道原油流动条件下的溶解速率及防蜡防垢状况。本发明提供的可溶性防垢防蜡可以缓慢溶解，能够起到机械清蜡与化学防蜡防垢的多重作用。
实验研究表明，本发明提供的可溶性防垢防蜡球不仅可以代替现场的橡皮球清蜡的效果，而且具有化学清蜡、防垢的多功能，其不仅将老垢溶解在原油中，并防止原油介质结垢在管壁上。与其它清防蜡、清防垢措施手段相比，本发明提供的可溶性防垢防蜡球具有效率高，清蜡防垢效果显著，通过管线配套自动投球装置自动投加，简单方便。
本发明对于可溶性防垢防蜡球的制备方法并无特别限制，优选采用本领域技术人员熟知的方法和设备即可。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料和化学试剂均为市购。
其中，聚乙烯(LDPE)为兰州化学工业公司产品；OP-10(通用商品名，是烷基酚聚氧乙烯醚的一种)、AEO-7(脂肪醇聚氧乙烯醚)、OP-4(通用商品名，是烷基酚聚氧乙烯醚的一种)和尼纳尔均为江苏海安石油化工厂产品；PASP(聚天冬氨酸(钠))和PESA(聚环氧琥珀酸(钠))为山东泰和水处理有限公司产品；RX-613为西安天太石化科技有限公司产品、EVA5540(来自埃克森美孚公司)。
实施例1-4
采用如表1所示的配方比例来制造TT-166可溶性防蜡防垢球，其中TT-166为本发明人的自己对防蜡防垢球的编号，本领域的技术人员也可以采用任何的其他编号。TT-166可溶性防蜡防垢球的制备按照以下步骤进行。
1、在高温、高压反应釜中恒温90℃反应3小时，制得液体混合防蜡防垢剂，中和冷却至常温，得防蜡防垢剂晶体。
2、经离心机脱水、真空干燥机干燥，粉碎机粉碎后待用。
3、结合剂将与粉碎后的防垢剂晶体混合，经加温、挤压后成为规则的球状体，冷却即制得TT-166可溶性防蜡防垢球。
表1
| 编号 | 复配表面活性剂 | 清蜡剂 | 防垢剂 | OP-10 | OP-4 |
| 实施例1 | 30重量份 | 45重量份 | 25重量份 | 0 | 0 |
| 实施例2 | 30重量份 | 45重量份 | 25重量份 | 0 | 1重量份 |
| 实施例3 | 30重量份 | 45重量份 | 25重量份 | 1重量份 | 0 |
| 实施例4 | 30重量份 | 45重量份 | 25重量份 | 1重量份 | 1重量份 |
其中，在表1中的复配表面活性剂的组成如下表2所示，表1中的清蜡剂由EVA 5540和LDPE按照4:2的重量比混合而成。
表2
| 编号 | 复配表面活性剂重量比组成(A：B：C) |
| 实施例1 | 1:1:1 |
| 实施例2 | 1:1:2 |
| 实施例3 | 1:2:1 |
| 实施例4 | 2:1:1 |
利用实施例1-4的防垢防蜡球，进行溶解速率及防蜡防垢综合模拟实验，测定结蜡量和防蜡率。测定结果如表3所示。
表3
| 编号 | 结蜡量(g) | 防蜡率(％) |
| 实施例1 | 1.98 | 71.92 |
| 实施例2 | 1.85 | 74.42 |
| 实施例3 | 1.78 | 75.78 |
| 实施例4 | 2.01 | 71.35 |
表中：A、尼纳尔 B、AEO-7 C、烷基苯磺酸钠，防垢防蜡球的加入总量为40mg/L，作为对比实施例的空白结蜡量为5.20g。
从表3的实验数据看出，表面活性剂总用量相同的条件下，这三种组分进行复配，其效果好于单独使用每一种组分，也就是说，他们之间有一定的协同效应。其中表面活性剂配比A(尼纳尔)：B(AEO-7)：C(烷基苯磺酸钠)＝l：2：1效果更好。以下简称复配表面活性剂K。
本发明实施例中TT-166的溶解速率和防蜡防垢性质按照如下方法测定。
TT-166溶解速率及防蜡防垢综合模拟实验
TT-166在管输设备中发挥良好的作用，除了要求具有较高的防蜡防垢率外，控制好其在原油中的溶解速度是一个十分关键的问题。动态溶解速率实验及防蜡防垢状况，在动态模拟实验装置上进行，其目的是为了测定在管道原油流动条件下其溶解速率及防蜡防垢状况。
首先将1枚Φ44(直径44mm)重50g(克)球状TT-166放入长500m(米)Φ50(直径50mm)透明管路中，然后启动泵，吸入池内1000L(升)含蜡12.5％含水24.8％的原油在管路中循环流动，使原油始终保持在30～35℃范围内，每隔2小时取出样品称重，每次称得重量与上次之差即为此2小时内的溶解量，直至TT-166完全溶解为止。实施例1-4的溶解量的测定结果如表4所示。
表4
| 编号 | 溶解速率(单位为g/h) |
| 实施例1 | 前6个小时为0.0040g/h，后3.25小时为1.025g/h。 |
| 实施例2 | 前6个小时为0.0042g/h，后3.25小时为1.098g/h。 |
| 实施例3 | 前6个小时为0.0035g/h，后3.25小时为1.077g/h。 |
| 实施例4 | 前6个小时为0.0039g/h，后3.25小时为1.058g/h。 |
可见在实施例3的试验表面，TT-166在原油中可以缓慢溶解，前期6小时溶解速率仅0.0035g/h，几乎不溶解，以机械清蜡为主，后期3.25小时溶解速率1.077g/h以化学清防蜡为主，并且最终在原油中防蜡防垢剂浓度可达到50mg/L左右，能够起到机械清蜡与化学防蜡防垢的多重作用。
另外，防蜡率和阻垢率的测定方法如下：
一、防蜡率测定方法
取100mL(毫升)小烧杯在室温下称重，然后加入50克原油，将恒温水浴温度设定在45℃，放入45℃恒温水浴中，加入防蜡剂，溶胀并开始溶解，搅拌30min(分钟)，取出烧杯放入30℃恒温水浴，冷却循环30min，取出将原油倒净，这样烧杯中就只剩下结的蜡，冷却到室温，准确称重。可以根据烧杯前后质量的变化计算出原油的析蜡量，即烧杯挂壁蜡量。同样方法，不加防蜡片，测出空白样结蜡量，就可以计算出防蜡率，反复数次，取平均值作为实验结果。
二、防垢率测定方法
阻垢率是评价阻垢剂的主要指标。根据现场垢样分析发现，该油区主要是BaSO4垢。因此，将对BaSO4的阻垢率作为阻垢剂的考察指标。其方法如下：
①空白试样：只加BaCl2溶液和蒸馏水。
②加阻垢剂的试样：加BaCl2溶液、阻垢剂溶液、Na2SO4溶液和蒸馏水。
③不加阻垢剂的试样：加BaCl2溶液、Na2SO4溶液和蒸馏水。
同时把上述3个试样，放入到50℃恒温水浴24个小时以后，用分光光度计测定试样中的Ba2+离子浓度。计算阻垢率，评价其阻垢效果。
实施例5-7
实施例5-7与实施例1所述的制备防蜡防垢球方法相同，不同之处复配比例。具体的复配比例如表5-6所示。
表5
| 编号 | 复配表面活性剂 | 清蜡剂 | 防垢剂 | OP-10 | OP-4 |
| 实施例5 | 26重量份 | 40重量份 | 20重量份 | 0 | 1重量份 |
| 实施例6 | 26重量份 | 40重量份 | 20重量份 | 1重量份 | 0 |
| 实施例7 | 26重量份 | 40重量份 | 20重量份 | 1重量份 | 1重量份 |
其中，在表5中的复配表面活性剂重量比组成(A：B：C)为1:1:2；清蜡剂的重量组成如表6所示。
表6
| 编号 | 清蜡剂(EVA 5540和LDPE的重量比) |
| 实施例5 | 1:1 |
| 实施例6 | 1:2 |
| 实施例7 | 2:1 |
利用实施例5-7的防垢防蜡球进行结蜡量和防蜡率的测试。结果如表7所示。
表7
| 编号 | 结蜡量(g) | 防蜡率(％) |
| 实施例5 | 2.12 | 89.23 |
| 实施例6 | 2.27 | 86.35 |
| 实施例7 | 1.87 | 94.04 |
从表7可以看出，EVA与LDPE不同配比对体系防蜡效果的影响。其中，固定表面活性剂K的复配用量约为30％。在表7中，防蜡防垢球的加入量为40mg/L，作为对比例的空白结蜡量为5.20g。验结果显示：当EVA与LDPE的配比为2:1时，体系的防蜡果较好。
实施例8-11
实施例8-11的重量组成如表8所示。
表8
在表8中，EVA5540与LDPE的重量配比为2:1。利用实施例8-11的防蜡防垢球进行结蜡量和防蜡率的测试，结果如表9所示。
表9
| 编号 | 结蜡量(g) | 防蜡率(％) |
| 实施例8 | 2.13 | 79.04 |
| 实施例9 | 1.87 | 84.04 |
| 实施例10 | 1.95 | 93.50 |
| 实施例11 | 2.04 | 93.77 |
根据实验结果，随着复配表面活性剂K用量的增加，防蜡效果增加，但增加到30％时，防蜡率增加不大，综合各种因素，确定表面活性剂K的最佳用量为30％。
以上的实验研究表明，可溶性防蜡防垢球(TT-166)不仅可以代替现场的橡皮球清蜡的效果，而且具有化学清蜡、防垢的多功能。
可溶性防蜡防垢球(TT-166)不仅将老垢溶解在原油中，并防止原油介质结垢在管壁上。与其它清防蜡、清防垢措施手段相比，TT-166具有效率高，清蜡防垢效果显著，通过管线配套自动投球装置自动投加，简单方便。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种可溶性防垢防蜡球，其特征在于，包括表面活性剂、清蜡剂和防垢剂RX-613，所述表面活性剂包括烷基苯磺酸钠，尼钠尔和脂肪醇聚氧乙烯醚，所述清蜡剂包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚乙烯，所述烷基苯磺酸钠、尼钠尔与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为1:1:2；
所述清蜡剂和防垢剂的质量比为60：30；
所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与聚乙烯的质量比为4:2。
2.根据权利要求1所述的可溶性防垢防蜡球，其特征在于，所述表面活性剂与可溶性防垢防蜡球的质量比为30:100。
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