CN110759492B - 一种油田采出水用阻垢杀菌剂 - Google Patents

一种油田采出水用阻垢杀菌剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油田采出水用阻垢杀菌剂，包括如下质量百分比的组分：含碳碳不饱和键结构的有机磷酸和对苯乙烯磺酸的共聚物30‑40％、PESA 5‑15％、甲硝唑0.2‑0.6％、戊二醛5‑10％、烷基季胺盐15‑30％、其余是水，总计100％。所述共聚物由含碳碳不饱和键结构的有机磷酸和对苯乙烯磺酸在引发剂作用下，反应温度70‑80℃，反应5‑6h，聚合而成。有机磷酸优选异丙烯磷酸，异丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸的摩尔比为0.4:1。将共聚物和PESA混合搅拌均匀，加入自来水，再依次加入甲硝唑、戊二醛、烷基季胺盐，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。本发明的阻垢杀菌剂兼具阻垢和杀菌的功效，特别对硫酸钙和硫酸盐还原菌效果显著。

Description

一种油田采出水用阻垢杀菌剂
技术领域
本发明涉及石油添加剂技术领域，特别是一种油田采出水用阻垢杀菌剂。
背景技术
油田开发过程中，油气井筒、地面集输系统、注水地层等不可避免的会出现结垢现象，这不仅会阻塞管道，降低传热效率，还有可能会引起严重的垢下腐蚀，给油气开发带来很多安全隐患。特别是针对低渗透油田的注水工艺，结垢会降低油气井的产出和注入能力，导致注水压力升高，也更容易造成设备的损坏。同时，尤其气田水的矿化度较高，硫酸盐含量一般达到1g/L以上，极易产生硫酸钙垢，而且极易滋生硫酸盐还原菌，会造成管线出现较严重的腐蚀现象，给油气田的开发造成较大的经济损失。
为了解决上述问题，大多数油田在处理采出水时会使用阻垢剂对其进行处理，以使水中的钙、镁等盐类与阻垢剂中的化合物发证螯合作用，从而防止其形成垢。而一般的阻垢剂对采出水虽具有一定的阻垢作用，但是由于阻垢剂本身配方的影响，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。常规的阻垢剂对硫酸钙效果一般，且需要再投加杀菌剂。因此开发一种阻垢效果良好，又兼具杀菌性的阻垢杀菌剂就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有阻垢剂阻垢效果不佳，且需要再投加杀菌剂的技术不足，提供一种油田采出水用阻垢杀菌剂，兼具阻垢和杀菌双重效果。
本发明提供的油田采出水用阻垢杀菌剂，包括如下质量百分比的组分：含碳碳不饱和键结构的有机磷酸和对苯乙烯磺酸的共聚物30-40％、PESA 5-15％、甲硝唑0.2-0.6％、戊二醛5-10％、烷基季胺盐15-30％、其余是水，总计100％。将共聚物和PESA混合搅拌均匀，加入自来水，再依次加入甲硝唑、戊二醛、烷基季胺盐，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
所述共聚物的制备方法步骤如下：(1)将对苯乙烯磺酸加入去离子水中，在40-50℃的水浴中溶解完全；(2)向冷却的苯乙烯磺酸水溶液中加入有机磷酸，搅拌溶解，缓慢加热，并通入氮气15min，温度升至75℃并恒温，滴加入引发剂，滴加完毕后继续反应5-6h，得到棕黄色透明粘稠液体；(3)将液体产物倒入乙醇中，产品会从溶液中析出，然后真空抽滤，用乙醇洗涤3-6次，50-60℃真空干燥至恒重，得到共聚物产品。所述有机磷酸与对苯乙烯磺酸的摩尔比为(0.2-0.4):1。所述引发剂是K2S2O8、H2O2、(NH4)2S2O8，引发剂用量是有机磷酸和对苯乙烯磺酸总质量的10％。
优选的是，所述有机磷酸是异丙烯磷酸。异丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸的摩尔比为0.4:1。
优选的是，所述油田采出水用阻垢杀菌剂包括如下质量百分比的组分：含碳碳不饱和键结构的有机磷酸和对苯乙烯磺酸的共聚物35-40％、PESA 10-15％、甲硝唑0.3-0.5％、戊二醛8-10％、烷基季胺盐20-30％、其余是水，总计100％。
优选的是，所述烷基季胺盐是十二烷基二甲基苄基氯化铵。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
将异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸进行共聚作为阻垢杀菌剂的主要成分。共聚物中同时含有磷酸基团和磺酸基，两基团具有较好的协同作用，阻垢机理是磷酸和磺酸基的螯合、晶格畸变作用机理。磷酸和磺酸基两基团对水中的钙、镁、铁、锌离子具有很好的螯合作用，而且共聚物分子量较高，具有较好的晶格畸变，阻止碳酸钙和硫酸钙晶格的形成。尤其对硫酸钙的阻垢性较高，同时具有一定的分散性，对氧化铁的分散性较好。用以抑制碳酸钙、硫酸钙、硅酸盐等水垢的形成，尤其对于硫酸钙垢，效果较好，大大缓解油气开发过程中的结垢现象，节约开发成本；而且阻垢杀菌剂的含磷量也较低。而单一的异丙烯磷酸单体和对苯乙烯磺酸单体，基团比较单一，分子量比较小；阻垢效果有限；而且单一的异丙烯磷酸含磷量较高。
另外，本发明采用的对苯乙烯磺酸含有苯环，聚合之后磺酸基在苯环对面，增加了共聚物分子的支链长度，对硫酸钙的晶格畸变作用相较于邻苯乙烯磺酸较好，且对位的磺酸基更容易螯合钙离子。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
异丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸共聚物的制备方法如下：
(1)称取1摩尔的对苯乙烯磺酸，加入2mol去离子水中，在40-50℃的水浴中搅拌至完全溶解；(2)待溶液冷却后，倒入装有电动搅拌器、冷凝回流装置、滴液漏斗和温度计的三口反应器中，然后加入0.4摩尔的异丙烯磷酸，并开启电动搅拌，使其溶解均匀；缓慢加热，并通入氮气15min，温度升至75℃并保持稳定，滴加入过硫酸钾，滴加量为对苯乙烯磺酸和异丙烯磷酸总质量的10％左右，并注意控制滴加速度，滴加过硫酸钾的时间控制在1.5h左右，滴加完毕，继续反应5-6h，得到棕黄色透明粘稠液体；(3)将产物倾倒至乙醇中，产品会从溶液中析出，然后真空抽滤，用乙醇洗涤3-6次，50-60℃真空干燥至恒重，得到共聚物产品。
实施例2
2-丁烯磷酸与对苯乙烯磺酸共聚物的制备方法如下：
(1)称取1摩尔的对苯乙烯磺酸，加入3mol去离子水中，在40-50℃的水浴中搅拌至完全溶解；(2)待溶液冷却后，倒入装有电动搅拌器、冷凝回流装置、滴液漏斗和温度计的三口反应器中，然后加入0.4摩尔的2-丁烯磷酸，并开启电动搅拌，使其溶解均匀；缓慢加热，并通入氮气15min，温度升至75℃并保持稳定，滴加入H2O2，滴加量为对苯乙烯磺酸和2-丁烯磷酸总质量的10％左右，并注意控制滴加速度，滴加过硫酸钾的时间控制在1.5h左右，滴加完毕，继续反应5-6h，得到棕黄色透明粘稠液体；(3)将产物倾倒至乙醇中，产品会从溶液中析出，然后真空抽滤，用乙醇洗涤3-6次，50-60℃真空干燥至恒重，得到共聚物产品。
实施例3
一种油田采出水用阻垢杀菌剂，制备方法是：称取30kg实施例1制备的共聚物置于搅拌容器中，加入10kg的PESA，混合均匀，然后加入34.7kg的自来水，再加入甲硝唑0.3kg，戊二醛5kg，最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵20kg，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
实施例4
一种油田采出水用阻垢杀菌剂，制备方法是：称取40kg实施例1制备的共聚物置于搅拌容器中，加入10kg的PESA，混合均匀，然后加入14.5kg的自来水，再加入甲硝唑0.5kg，戊二醛10kg，最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵25kg，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
实施例5
一种油田采出水用阻垢杀菌剂，制备方法是：称取35kg实施例2制备的共聚物置于搅拌容器中，加入15kg的PESA，混合均匀，然后加入11.4kg的自来水，再加入甲硝唑0.6kg，戊二醛8kg，最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵30kg，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
将实施例3-5制备的阻垢杀菌剂进行药效检测试验，并与常规药剂(戊二醛与季铵盐的组合物)进行对比。测试结果见表1。
表1实施例3-5的阻垢杀菌剂性能测试结果
样品 实施例3 实施例4 实施例5 常规药剂
硫酸钙阻垢率，％ 90 93 95 65
硫酸盐还原菌杀菌率，％ 99 99 99 60
对比例1
一种阻垢杀菌剂，制备方法是：称取异丙烯磷酸30kg置于搅拌容器中，加入10kg的PESA，混合均匀，然后加入14.5kg的自来水，再加入甲硝唑0.5kg，戊二醛10kg，最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵25kg，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
对比例2
一种阻垢杀菌剂，制备方法是：称取对苯乙烯磺酸的混合物30kg置于搅拌容器中，其中，异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸混合摩尔比是0.4:1，加入10kg的PESA，混合均匀，然后加入14.5kg的自来水，再加入甲硝唑0.5kg，戊二醛10kg，最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵25kg，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
对比例3
一种阻垢杀菌剂，制备方法是：称取异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸的混合物30kg置于搅拌容器中，其中，异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸混合摩尔比是0.4:1，加入10kg的PESA，混合均匀，然后加入14.5kg的自来水，再加入甲硝唑0.5kg，戊二醛10kg，最后加入十二烷基二甲基苄基氯化铵25kg，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
对比例1-3是在实施例3的阻垢杀菌剂基础上，其他组分用量不变，仅仅将聚合物替换成等质量的单一单体或两种单体的混合物，性能测试结果见表2。
表2对比例1-3和实施例3的性能对比数据
硫酸钙阻垢率/％ 氧化铁透光率/％
对比例1 76 66.7
对比例2 68 85.5
对比例3 70 69.8
实施例3 90 48.1
由表2可以看出，采用单一的异丙烯磷酸或对苯乙烯磺酸制备的阻垢杀菌剂以及丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸混合物制成的阻垢杀菌剂的硫酸钙阻垢率都明显低于丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸共聚物制成的阻垢杀菌剂。氧化铁透光率也是丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸共聚物制成的阻垢杀菌剂最低。丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸共聚物体现出最佳的阻垢效果。单一的异丙烯磷酸、对苯乙烯磺酸，基团比较单一，分子量比较小。单一的异丙烯磷酸含磷量较高，共聚物既含有磷酸基团又含有磺酸基，两者具有较好的协同作用，同时聚合物还增加了分散性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种油田采出水用阻垢杀菌剂，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸的共聚物30-40%、PESA 5-15%、甲硝唑0.2-0.6%、戊二醛5-10%、烷基季胺盐15-30%、其余是水，总计100%；
所述共聚物的制备方法步骤如下：（1）将对苯乙烯磺酸加入去离子水中，在40-50℃的水浴中溶解完全；（2）向冷却的苯乙烯磺酸水溶液中加入异丙烯磷酸，异丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸的摩尔比为（0.2-0.4）:1，搅拌溶解，缓慢加热，并通入氮气15min，温度升至75℃并恒温，滴加入引发剂，滴加完毕后继续反应5-6h，得到棕黄色透明粘稠液体；（3）将液体产物倒入乙醇中，产品会从溶液中析出，然后真空抽滤，用乙醇洗涤3-6次，50-60℃真空干燥至恒重，得到共聚物产品。
2.如权利要求1所述的油田采出水用阻垢杀菌剂，其特征在于，所述异丙烯磷酸与对苯乙烯磺酸的摩尔比为0.4:1。
3.如权利要求1所述的油田采出水用阻垢杀菌剂，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸的共聚物35-40%、PESA 10-15%、甲硝唑0.3-0.5%、戊二醛8-10%、烷基季胺盐20-30%、其余是水，总计100%。
4.如权利要求1所述的油田采出水用阻垢杀菌剂，其特征在于，所述引发剂是K2S2O8或H2O2，引发剂用量是异丙烯磷酸和对苯乙烯磺酸总质量的10%。
5.如权利要求1所述的油田采出水用阻垢杀菌剂，其特征在于，所述烷基季胺盐是十二烷基二甲基苄基氯化铵。
6.如权利要求1-5任意一项所述的油田采出水用阻垢杀菌剂，其特征在于，制备方法是：将共聚物和PESA混合搅拌均匀，加入自来水，再依次加入甲硝唑、戊二醛、烷基季胺盐，搅拌均匀，即得阻垢杀菌剂成品。
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