CN105936552A - 一种油田用固体缓蚀阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

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陈朋刚
赵亚杰
贠玉平
董涛
史鹏涛
周根树
王亚雄
邢宽红
张煜培
张永飞
杏毅
孙红艳
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/10—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances
    • C02F5/12—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances containing nitrogen
    • C02F5/125—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents using organic substances containing nitrogen combined with inorganic substances

Abstract

本发明公开了一种油田用固体缓蚀阻垢剂，由聚天冬氨酸、六偏磷酸钠、锌盐与蒸馏水混合并固化而成，聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L。本发明还公开了上述缓蚀阻垢剂的制备方法。本发明油田用固体缓蚀阻垢剂，可对成垢粒子增溶螯合、使垢发生晶格畸变及减缓结垢速度。同时，可降低金属的阳极溶解速度及垢下腐蚀，从而降低油井下设备腐蚀速率。本发明缓蚀阻垢剂用于油井设备，可以显著延长井下设备的使用周期，可延长8个月以上；对CaSO4、BaSO4的阻垢率分别达到88.36％和83.93％，缓蚀率达到40％以上。

Description

一种油田用固体缓蚀阻垢剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油田开发工程技术领域，涉及一种油田用固体缓蚀阻垢剂，本发明还涉及上述缓蚀阻垢剂的制备方法。
背景技术
在油田水中，当金属阳离子与水中阴离子相遇时，会反应生成无机盐，无机盐的浓度超过溶解度时就会发生沉积，形成结垢。离子大部分来源于井下水、注入水或气举时二氧化碳的溶解，而腐蚀导致的金属阳极溶解也会形成金属阳离子。陕北油田水矿化度高，同时存在二氧化碳及硫化氢等介质，容易形成碳酸盐及硫酸盐垢。在油田开采过程中，管道或设备结垢是影响油田开采的主要问题。结垢严重影响了设备的正常运行，降低油田开采率，提高开采成本，给生产带来极大的经济损失。
目前大多油田采用化学法阻垢技术即添加阻垢剂的方法来解决油田生产出现的结垢问题。各大油田通常采用液体阻垢剂的方法来控制结垢，但由于液体阻垢剂的加入过程需要加药泵等设备，而且需要加入的药剂含量较多，容易附着于管道内壁处，若采用间歇式注入又使得药品分布不均等，同时因为油田水成分复杂，垢形成条件的多样性，垢生成场所的特殊性等因素，导致了产生垢的种类和成分的多样性，这些都给油田阻垢带来诸多困难。
目前市售的阻垢剂大多为磷系阻垢剂。磷系阻垢剂具有很好的阻垢效果并成功应用在许多油田，但磷的存在会对环境造成污染，因此开发低磷或无磷阻垢剂是目前的研究趋势。而目前市场的低磷或无磷阻垢剂一般只是对特定的垢阻垢效果明显，难以实现对不同结垢的抑制，尤其是溶解度较小的钡、锶垢等的抑制。同时，油田水中的二氧化碳及硫化氢腐蚀也是导致油井管失效的重要原因，阻垢剂在实现足够的同时还能兼具缓蚀的作用，对于提高油田产收率具有重要的意义。
因此，本发明旨在配制一种新型阻垢剂，能够实现对多种结垢的抑制，并具有一定的缓蚀作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种油田用固体缓蚀阻垢剂，解决了现有油田用阻垢剂中，含磷阻垢剂污染环境，而低磷或无磷阻垢剂抑垢效果单一的问题,同时还具有缓解油井管道腐蚀的作用。
本发明的另一目的是提供上述油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种油田用固体缓蚀阻垢剂，由聚天冬氨酸、六偏磷酸钠、锌盐与蒸馏水混合并固化而成，聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L。
本发明的特点还在于，
锌盐为ZnCl2。
固化所采用的固化剂为聚乙烯醇，固化剂与混合溶液的质量体积比为3～10：1g/ml。
本发明采用的另一技术方案是，一种油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂
将聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，加入蒸馏水中混合均匀，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂固化，得到固体缓蚀阻垢剂。
本发明的特点还在于，
步骤1中聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L。
步骤1中锌盐为ZnCl2。
步骤2中固化剂为聚乙烯醇，固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为3～10：1g/ml。
步骤2中固化温度为80～100℃，固化时间为1～2小时。
本发明的有益效果是，本发明一种油田用固体缓蚀阻垢剂，由于各组分的特殊作用及其协同作用，可对成垢粒子增溶螯合、使垢发生晶格畸变及减缓结垢速度，从而实现阻垢的目标。同时，由于其增溶螯合作用，可降低金属的阳极溶解速度及垢下腐蚀，从而降低油井下设备腐蚀速率，达到缓蚀的效果。本发明缓蚀阻垢剂用于油井设备，可以显著延长井下设备的使用周期，其使用周期随井况变化，一般可延长8个月以上；对于含硫酸盐浓度较高的井况也具有良好的阻垢作用，其中对CaSO4、BaSO4的阻垢率分别达到88.36％和83.93％，缓蚀率可达到40％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种油田用固体缓蚀阻垢剂，由聚天冬氨酸、六偏磷酸钠、锌盐与蒸馏水混合并固化而成，其中聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L。
其中锌盐为ZnCl2；固化所采用的固化剂为聚乙烯醇，固化剂与混合溶液的质量体积比为3～10：1g/ml。
本发明还提供了上述油田用缓蚀阻垢剂的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂
按聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L，分别称取聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，并与蒸馏水均匀混合，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂聚乙烯醇，在80～100℃混合固化1～2小时，得到固体缓蚀阻垢剂。
固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为3～10：1g/ml。
本发明采用无磷的聚天冬氨酸(PASP)为主剂，该聚合物从产品开始制备到最终成品都没有对人类和环境有害的物质，且易发生生物降解。PASP分子链中发挥主要作用的官能团分别是链中的碱性酰胺键和酸性羧基键,该高分子聚合物属于中性的阴离子型阻垢剂，具有优异的阻垢分散性能。聚天冬氨酸可以螯合溶解钙、镁、铜、铁等多价金属离子，并且能够改变钙盐晶体结构，使其形成软垢，软垢便于机械清除，也可在油田水流动过程中被冲刷掉。
六偏磷酸钠是一种较早的用于抑制垢生成的磷酸盐，该磷酸盐分子中的部分官能团可以通过吸附作用粘附在晶体表面，从而抑制晶体的进一步长大，以增加其在水中的溶解度，达到阻垢效果。PASP和磷系阻垢剂具有很好的协同作用，且其阻垢效果优于任何一种单一阻垢剂，对CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4以及Fe(OH)3等具有较好的溶解效果。
锌盐ZnCl2的添加可进一步大改善阻垢效果。
本发明缓蚀阻垢剂由于各组分的特殊作用及其协同作用，可对成垢粒子增溶螯合、使垢发生晶格畸变及减缓结垢速度，从而实现阻垢的目标。同时，由于其增溶螯合作用，可降低金属的阳极溶解速度及垢下腐蚀，从而降低油井下设备腐蚀速率，达到缓蚀的效果。本发明缓蚀阻垢剂用于油井设备，可以显著延长井下设备的使用周期，其使用周期随井况变化，一般可延长8个月以上；对于含硫酸盐浓度较高的井况也具有良好的阻垢作用，其中对CaSO4、BaSO4的阻垢率分别达到88.36％和83.93％，缓蚀率可达到40％以上。
此外，本发明缓蚀阻垢剂相对于现有缓蚀阻垢剂，成分少、制备方法简单，大大降低了其生产成本。
实施例1
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂
按聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为20mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为2mg/L，分别称取聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，并与蒸馏水均匀混合，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂聚乙烯醇，在80℃混合固化2小时，得到固体缓蚀阻垢剂。
固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为3：1g/ml。
实施例2
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂
按聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为30mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为5mg/L，分别称取聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，并与蒸馏水均匀混合，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂聚乙烯醇，在100℃混合固化1小时，得到固体缓蚀阻垢剂。
固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为10：1g/ml。
实施例3
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂
按聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为20mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1mg/L，分别称取聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，并与蒸馏水均匀混合，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂聚乙烯醇，在90℃混合固化1.5小时，得到固体缓蚀阻垢剂。
固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为5：1g/ml。
实施例4
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂
按聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为35mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为4mg/L，分别称取聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，并与蒸馏水均匀混合，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂聚乙烯醇，在95℃混合固化1.2小时，得到固体缓蚀阻垢剂。
固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为8：1g/ml。

Claims (8)

1.一种油田用固体缓蚀阻垢剂，其特征在于，由聚天冬氨酸、六偏磷酸钠、锌盐与蒸馏水混合并固化而成，所述聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种油田用固体缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述锌盐为ZnCl2。
3.根据权利要求1所述的一种油田用固体缓蚀阻垢剂，其特征在于，所述固化所采用的固化剂为聚乙烯醇，固化剂与混合溶液的质量体积比为3～10：1g/ml。
4.一种油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，制备液态缓蚀阻垢剂：
将聚天冬氨酸、六偏磷酸钠和锌盐，加入蒸馏水中混合均匀，即得到液态缓蚀阻垢剂。
步骤2，固化：
在步骤1得到的液态缓蚀阻垢剂中加入固化剂固化，得到固体缓蚀阻垢剂。
5.根据权利要求4所述的一种油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤1中所述聚天冬氨酸与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，六偏磷酸钠与蒸馏水的质量体积比为10～50mg/L，锌盐与蒸馏水的质量体积比为1～5mg/L。
6.根据权利要求4所述的一种油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤1中所述锌盐为ZnCl2。
7.根据权利要求4所述的一种油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤2中所述固化剂为聚乙烯醇，固化剂与液态缓蚀阻垢剂的质量体积比为3～10：1g/ml。
8.根据权利要求4所述的一种油田用固体缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤2中所述固化温度为80～100℃，固化时间为1～2小时。
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