CN109705831A

CN109705831A - 一种油田阻垢剂及其制备方法和使用方法

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Publication number: CN109705831A
Application number: CN201910064136.1A
Authority: CN
Inventors: 杨欢; 黄茗; 帅群; 石秀慧; 尹先清; 苏高申; 于小荣; 米远祝; 顾晓敏
Original assignee: Yangtze University
Current assignee: Yangtze University
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: CN109705831B

Abstract

本发明公开了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，所述第一阻垢剂包括：乙二胺四甲叉膦酸钠8～10份、氨基三亚甲基膦酸5～8份、羟基乙叉二膦酸3～5份、2‑膦酸基丁烷‑1,2,4‑三羧酸5～8份；所述第二阻垢剂包括：马来酸酐15～20份、丙烯酸5～10份、丙烯酸羟丙酯5～8份、过硫酸铵0.5～1份；所述第三阻垢剂包括：聚环氧琥珀酸10～12份、聚天冬氨酸8～10份、改性咪唑啉类5～8份、改性季铵盐0.5～1份、聚丙烯酸钠0.05～0.1份。本发明的油田阻垢剂性质稳定，注入油井后会缓慢释放，有效减少了井筒结垢，延长了检泵周期。本发明还提供了一种油田阻垢剂的制备方法和使用方法。

Description

一种油田阻垢剂及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及油田采油开发技术领域，具体涉及一种油田阻垢剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

在油田开发过程中，采出水、注入水中不同程度的含有Ca²⁺、Mg²⁺、Ba2+、Sr2+、CO32-、SO42-等成垢离子，随着外界环境(温度、压力等)的改变，导致地层、井筒和地面管线结垢。在油田中常见的是CaCO3垢、CaSO4垢、SrSO4垢、BaSO4垢等，也常把腐蚀产物，如FeCO3、FeS、Fe(OH)2、Fe2O3以及溶解度大、含量高、在一定条件下容易析出的物质(如氯化钠)包括在内。结垢多发生在油井泵挂以上400m内，易结垢部位主要集中在油管内壁、油杆外壁、抽油泵等。井筒内的结垢导致部分生产井泵杆本体结垢严重、注塑杆扶正块偏磨严重、活塞表面存在磨损、油管内壁偏磨结垢严重、尾管结垢严重等，严重影响了油田采油设备的寿命。结垢影响了油田生产的稳定和正常进行，如何防止结垢已成为油田开发过程中的重要课题之一。

现在技术，油田使用的防垢技术有三种，分别是物理法、工艺法和化学法。物理法是应用物理仪器设备的特定功能抑制垢的形成，常用的是超声波、磁场、晶体技术等；工艺法是通过改变或控制某些工艺条件来破坏或减少垢的生成机会；化学法是通过加入化学防垢剂，利用防垢剂的络合增溶、分散、晶格畸变等作用阻止垢的形成，因其效果好、应用范围广、使用灵活等优点，在油田应用广泛。

然而目前的阻垢剂存在性质不稳定、作用时间短的问题，在实际使用时，每天都需要向油井中注入阻垢剂，大大增加了人力成本。因此，有必要开发一种性质稳定、作用时间长的阻垢剂，以解决井筒结垢导致采油设备损坏的问题，从而保证油田生产的稳定和正常开采。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种油田阻垢剂，该阻垢剂性质稳定，注入油井后会缓慢释放，延长了作用时间，有效减少了井筒结垢，延长了检泵周期；本发明第二方面的目的在于，提供一种油田阻垢剂的制备方法；本发明第三方面的目的在于，提供一种油田阻垢剂的使用方法。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中，

所述第一阻垢剂包括如下重量份的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠8～10份、氨基三亚甲基膦酸5～8份、羟基乙叉二膦酸3～5份、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸5～8份；

所述第二阻垢剂包括如下重量份的组分：马来酸酐15～20份、丙烯酸5～10份、丙烯酸羟丙酯5～8份、过硫酸铵0.5～1份；

所述第三阻垢剂包括如下重量份的组分：聚环氧琥珀酸10～12份、聚天冬氨酸8～10份、改性咪唑啉类5～8份、改性季铵盐0.5～1份、聚丙烯酸钠0.05～0.1份。

本发明的技术方案还提供一种油田阻垢剂的制备方法，所述第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂分别进行制备，所述第二阻垢剂采用如下方法制备：按重量份备料，将马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯混合，在过硫酸铵的作用下发生聚合反应，得到第二阻垢剂。

本发明的技术方案还提供一种油田阻垢剂的使用方法，包括如下步骤：所述第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂采用分段塞的方式注入油井中；注入压力低于地层压力，爬坡压力为0.5～1Mpa，注入速度为150～200L/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明中的油田阻垢剂通过三种阻垢剂以科学的比例复配在一起使用，使各阻垢成分之间能取长补短，并产生协同作用，使该阻垢剂性能稳定，能更多的吸附滞留在油井中，并缓慢释放阻垢剂，使井筒中在一定周期内一直存在阻垢剂，无需多次添加阻垢剂，就可使井筒达到延缓结垢的目的，延长了设备使用的有效期和检泵周期；

2、2016年1月～2018年12月，采用本发明的油田阻垢剂分别在中国石化胜利油田2个不同层位的20口油井进行了试验，阻垢剂的阻垢率达95.0％，平均单井检泵周期延长258天，截止到2018年11月30日，累计延长油井检泵周期5160天，阻垢效果显著；

3、本发明中的油田阻垢剂采用分段塞的方式注入油井，能保证阻垢剂更多的吸附和滞留在油井中，能有效的延缓井筒结垢。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中：

第一阻垢剂包括如下重量份的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠8～10份、氨基三亚甲基膦酸5～8份、羟基乙叉二膦酸3～5份、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸5～8份；

第二阻垢剂包括如下重量份的组分：马来酸酐15～20份、丙烯酸5～10份、丙烯酸羟丙酯5～8份、过硫酸铵0.5～1份；

第三阻垢剂包括如下重量份的组分：聚环氧琥珀酸10～12份、聚天冬氨酸8～10份、改性咪唑啉类5～8份、改性季铵盐0.5～1份、聚丙烯酸钠0.05～0.1份。

本发明中，第三阻垢剂中聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和聚丙烯酸钠的具体类型没有限制，只要是本领域常用的该类型的物质都可以用于本发明的第三阻垢剂，例如，聚环氧琥珀酸的分子量可以在400～10000范围内，聚天冬氨酸的分子量可以在1000～5000范围内，聚丙烯酸钠的分子量可以在1000～10000范围内，以上只是举列说明了这三种聚合物的分子量可以为多少，并不能认为是对这三种聚合物的分子量进行限定。对于所用的改性咪唑啉类的具体类型没有特别的限制，只要是本领域中常用的可以起到防腐作用的改性咪唑啉类物质都可以用于本发明；对于所用的改性季铵盐的具体类型没有特别的限制，只要是本领域中常用的可以起到防膨作用的改性咪唑啉类物质都可以用于本发明。

本发明中第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂分开进行制备，其中：

第一阻垢剂采用如下方法制备：按重量份备料，将乙二胺四甲叉膦酸钠、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸与水混合，搅拌混合均匀，得到第一阻垢剂。

第二阻垢剂采用如下方法制备：按重量份备料，将马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯混合，在引发剂过硫酸铵的作用下发生聚合反应，制得第二阻垢剂。

第三阻垢剂采用如下方法制备：按重量份备料，将聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、改性咪唑啉类、改性季铵盐、聚丙烯酸钠与水混合，搅拌混合均匀，得到第三阻垢剂。

本发明中，制备第二阻垢剂时，聚合反应的温度为70～90℃，反应时间为3～5h；在本发明的一些优选实施方式中，聚合反应的温度为80℃。

本发明的实施例还提供了一种油田阻垢剂的使用方法，包括如下步骤：第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂采用分段塞注入油井中；注入压力低于地层破裂压力，爬坡压力为0.5～1Mpa，注入速度为150～200L/min。

本发明中，在注入油田阻垢剂之前还需要注入前置液，注完所有油田阻垢剂之后还需要注入顶替液，前置液和顶替液的具体类型没有限制，只要是本领域常用的前置液和顶替液均可以用于本发明；在本发明的一些优选实施方式中，前置液和顶替液为浓度为0.2wt％的TX-10溶液。

在本发明的一些优选实施方式中，第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂采用分段塞非连续性的方式注入油井中，具体采用如下方式：向油井中注入第一阻垢剂后，注入隔离液，间隔12～24h后，再注入第二阻垢剂，注入隔离液，间隔12～24h后，再注入第三阻垢剂，再注入隔离液。通过优化阻垢剂的注入方式，使第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂更多的吸附滞留在油井中，使阻垢剂缓慢释放，延长阻垢剂的作用时间。

在注入第一阻垢剂之前还注入了前置液，再注入隔离液，间隔2～3h后，再注入第一阻垢剂；在注入第三阻垢剂和隔离液后，直接注入顶替液，顶替液注完后关井，关井48～72h后开井，油井正常运行。本发明中，第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂的注入顺序并没有严格的限制，可以根据油井的实际情况进行调整。

本发明中，隔离液为0.2wt％的TX-10溶液或3wt％的氯化铵溶液，隔离液的注入量为3～5m³。

本发明中，每米油层厚度第一阻垢剂的注入量为30～50m³，第一阻垢剂的浓度为0.5～3wt％；每米油层厚度第二阻垢剂的注入量为20～30m³，第二阻垢剂的浓度为0.5～3wt％；每米油层厚度第三阻垢剂的注入量为10～20m³，第三阻垢剂的浓度为0.5～3wt％；通过优化三种阻垢剂的使用浓度以提高阻垢效果，并减少阻垢剂的成本。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。本发明中的实施例中所用的原料，如无特殊说明，均为市场购买得到。

实施例1：

本发明的实施例1提供了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中：

第一阻垢剂包括如下重量份的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠10份、氨基三亚甲基膦酸8份、羟基乙叉二膦酸5份、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸8份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第一阻垢剂。

第二阻垢剂包括如下重量份的组分：马来酸酐15份、丙烯酸10份、丙烯酸羟丙酯5份、过硫酸铵1份，水加至100份；将马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和水混合，再向混合液中加入过硫酸铵，在温度为80℃时聚合反应4h，制得第二阻垢剂。

第三阻垢剂包括如下重量份的组分：聚环氧琥珀酸10份、聚天冬氨酸10份、改性咪唑啉类8份、改性季铵盐1份、聚丙烯酸钠0.1份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第三阻垢剂。

实施例2：

本发明的实施例2提供了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中：

第一阻垢剂包括如下重量份的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠8份、氨基三亚甲基膦酸6份、羟基乙叉二膦酸3份、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸8份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第一阻垢剂。

第二阻垢剂包括如下重量份的组分：马来酸酐20份、丙烯酸10份、丙烯酸羟丙酯8份、过硫酸铵1份，水加至100份；将马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和水混合，再向混合液中加入过硫酸铵，在温度为80℃时聚合反应4h，制得第二阻垢剂。

第三阻垢剂包括如下重量份的组分：聚环氧琥珀酸12份、聚天冬氨酸8份、改性咪唑啉类6份、改性季铵盐1份、聚丙烯酸钠0.1份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第三阻垢剂。

实施例3：

本发明的实施例3提供了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中：

第一阻垢剂包括如下重量份的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠9份、氨基三亚甲基膦酸5份、羟基乙叉二膦酸3份、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸5份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第一阻垢剂。

第二阻垢剂包括如下重量份的组分：马来酸酐18份、丙烯酸7份、丙烯酸羟丙酯5份、过硫酸铵0.5份，水加至100份；将马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和水混合，再向混合液中加入过硫酸铵，在温度为70℃时聚合反应5h，制得第二阻垢剂。

第三阻垢剂包括如下重量份的组分：聚环氧琥珀酸10份、聚天冬氨酸9份、改性咪唑啉类7份、改性季铵盐0.8份、聚丙烯酸钠0.05份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第三阻垢剂。

实施例4：

本发明的实施例4提供了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中：

第一阻垢剂包括如下重量份的组分：乙二胺四甲叉膦酸钠8份、氨基三亚甲基膦酸7份、羟基乙叉二膦酸4份、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸6份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第一阻垢剂。

第二阻垢剂包括如下重量份的组分：马来酸酐15份、丙烯酸5份、丙烯酸羟丙酯7份、过硫酸铵0.8份，水加至100份；将马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯和水混合，再向混合液中加入过硫酸铵，在温度为85℃时聚合反应3.5h，制得第二阻垢剂。

第三阻垢剂包括如下重量份的组分：聚环氧琥珀酸11份、聚天冬氨酸8份、改性咪唑啉类5份、改性季铵盐0.5份、聚丙烯酸钠0.06份，水加至100份；将上述几种组分与水混合，搅拌混合均匀，制得第三阻垢剂。

试验例：

本例针对中国石化胜利油田SXX-X7油井中的情况，对实施例1～4制备的油田阻垢剂的效果进行现场验证。

油井情况：该井储层岩性以细砂岩和粉砂岩为主；平均孔隙度21.47％，平均渗透率120.57mD，属中孔中渗储层。

使用方法：先向油井中注入适量的前置液(0.2wt％的TX-10溶液)，再注入隔离液(4m³，浓度为3wt％的氯化铵溶液)，间隔2h后，再注入第一阻垢剂(300m³，浓度2wt％)，注入隔离液(4m³，浓度为3wt％的氯化铵溶液)，间隔18h后，再注入第二阻垢剂(200m³，浓度2wt％)，注入隔离液(4m³，浓度为3wt％的氯化铵溶液)，间隔18h后，再注入第三阻垢剂(200m³，浓度2wt％)，注入隔离液(4m³，浓度为3wt％的氯化铵溶液)，最后注入过量顶替液(0.2wt％的TX-10溶液)后关井，关井60h后开井，油井正常运行；其中，第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂注入压力低于地层破裂压力，爬坡压力为0.8Mpa，注入速度为150L/min。

试验结果：经试验发现本发明的油井阻垢剂的阻垢率达到95％；在2016年1月～2018年12月，对中国石化胜利油田2个不同层位的20口油井进行试验，平均检泵周期延长了258天，截止到2018年11月30日，累计延长油井检泵周期5160天，本发明的油井阻垢剂取得了较好的应用效果。通过常规方法，测定阻垢剂的阻垢率，测定结果见表1，本例还给出了现场应用对比结果，见表2。

表1实施例1～4阻垢剂的阻垢率

组别	阻垢率(％)
		实施例1	97.2
实施例2	96.5
		实施例3	95.7
实施例4	95.1

表2实施例1～4现场应用效果

组别	平均检泵周期(天)	检泵有效延长率(％)
			实施例1	485	136.6
实施例2	476	132.2
			实施例3	468	128.3
实施例4	462	125.4
			使用本发明阻垢剂之前	205	---

由此可见，通过向油井中注入本发明的阻垢剂，阻垢剂会吸附滞留在油井中，并在油井生产过程中缓慢释放阻垢剂成分，从而延长油井的结垢周期，减缓了井筒结垢堵塞程度，延长了设备使用的有效期。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种油田阻垢剂，其特征在于，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，其中，

2.一种如权利要求1所述的油田阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂分别进行制备，所述第二阻垢剂采用如下方法制备：按重量份备料，将马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯混合，在过硫酸铵的作用下发生聚合反应，得到第二阻垢剂。

3.根据权利要求2所述的油田阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述聚合反应温度为70～90℃，反应时间为3～5h。

4.一种如权利要求1所述的油田阻垢剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：所述第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂采用分段塞的方式注入油井中；注入压力低于地层压力，爬坡压力为0.5～1Mpa，注入速度为150～200L/min。

5.根据权利要求4所述的油田阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂采用分段塞非连续性的方式注入油井中。

6.根据权利要求5所述的油田阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述分段塞非连续性的方式的注入方式如下：向油井中注入第一阻垢剂后，注入隔离液，间隔12～24h后，再注入第二阻垢剂，注入隔离液，间隔12～24h后，再注入第三阻垢剂，再注入隔离液。

7.根据权利要求6所述的油田阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述第一阻垢剂注入之前还依次注入了前置液和隔离液，第三阻垢剂和隔离液注入后，还注入了顶替液，所述顶替液注完后关井，间隔48～72后开井。

8.根据权利要求6所述的油田阻垢剂的使用方法，其特征在于，所述隔离液为0.2wt％的TX-10溶液或3wt％的氯化铵溶液，所述隔离液的注入量为3～5m³。

9.根据权利要求4～8任一项所述的油田阻垢剂的使用方法，其特征在于，

每米油层厚度第一阻垢剂的注入量为30～50m³，所述第一阻垢剂的浓度为0.5～3wt％；

每米油层厚度第二阻垢剂的注入量为20～30m³，所述第二阻垢剂的浓度为0.5～3wt％；

每米油层厚度第三阻垢剂的注入量为10～20m³，所述第三阻垢剂的浓度为0.5～3wt％。