CN111154470A

CN111154470A - 一种缓释型固体缓蚀剂、制备方法及应用

Info

Publication number: CN111154470A
Application number: CN202010108825.0A
Authority: CN
Inventors: 覃孝平; 李翠霞
Original assignee: Sichuan Zhenbang Petroleum Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Zhenbang Petroleum Technology Co Ltd
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明属于油田腐蚀防治技术领域，公开了一种缓释型固体缓蚀剂、制备方法及应用，所述缓释型固体缓蚀剂按照重量由复合缓蚀剂30％～55％、有机填料1％～5％、功能型加重剂25％～45％、粘合剂10％～20％和疏水包衣材料0.1％～0.5％组成。在带搅拌器的配料池中依次加入复合缓蚀剂、有机填料、功能型加重剂、粘合剂，搅拌使其混合均匀；将所得混合物用注塑机成型，制得长度为5～10mm、直径为5～8mm的颗粒；在颗粒上加入疏水包衣材料，最后搅拌使其混合均匀，即得缓释型固体缓蚀剂。本发明缓蚀剂有效成分能够缓慢释放，作用有效期长，缓蚀效果较好，制备工艺简单；用于采油井井筒及管柱的防腐。

Description

一种缓释型固体缓蚀剂、制备方法及应用

技术领域

本发明属于油田腐蚀防治技术领域，尤其涉及一种缓释型固体缓蚀剂、制备方法及应用。

背景技术

目前，二氧化碳采油技术主要是指采用二氧化碳驱或者二氧化碳吞吐提高原油采收率的技术。二氧化碳提高原油采收率的主要机理是二氧化碳能够降低原油粘度、改善原油与水的流度比、使原油体积大幅度膨胀、萃取和汽化原油中的轻烃、与原油混相而降低界面张力。目前，二氧化碳采油技术成功应用于中国的大庆油田、长庆油田、胜利油田、新疆油田、大港油田、吉林油田以及冀东油田等油区，为储量可观的低渗透油田、中高渗透油田的开发提供了强有力的技术支撑。注入到地层中的二氧化碳在随油、水采出时，对井筒、抽油杆、抽油泵、集输管线等具有腐蚀作用，会带来巨大的经济损失，造成安全隐患和环境污染。目前，在采油过程中从油管和套管的环形空间加入液体缓蚀剂能够有效减轻二氧化碳对抽油杆、抽油泵、集输管线等的腐蚀。但是，液体缓蚀剂会被抽油泵抽出井筒，所以不能对抽油泵以下(油层至抽油泵段)的套管形成有效保护。抽油杆、抽油泵、集输管线等被二氧化碳腐蚀后，能够通过及时检修、更换来消除安全隐患和避免环境污染。而油层至抽油泵段的套管一般不能更换，即使更换所需的技术难度极大、费用极高。所以急需研究能够有效保护油层至抽油泵段套管的方法。

目前向采油井投加固体缓蚀剂是一种能够有效保护油层至抽油泵段套管的方法。现有固体缓蚀剂主要存在以下几方面不足：(1)未充分考虑多种不同类型缓蚀剂之间的协同作用，导致固体缓蚀剂有效成分种类较少，通常为一种或者两种，缓蚀效果有待提高；(2)缓释效果较差，通常只考虑采用粘合剂将缓蚀剂有效成分、填充剂、加重剂及其它添加剂进行粘结，仅仅通过粘结起到缓释作用，由于所用加重剂通常在水中溶解较快，导致在使用过程中缓蚀剂有效成分释放时间较短，缓释效果有待提高；(3)比重较小、粒径较大，导致适应性较差，部分固体缓蚀剂只能用于管道防腐，不能够用于井筒防腐，不能按需补加；(4)生产制备步骤繁琐、工艺复杂，导致成本较高。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)目前向采油井投加固体缓蚀剂存在固体缓蚀剂有效成分种类较少，通常为一种或者两种，缓蚀效果有待提高。

(2)目前向采油井投加固体缓蚀剂存在缓释效果较差，通常只考虑采用粘合剂将缓蚀剂有效成分、填充剂、加重剂及其它添加剂进行粘结，在使用过程中缓蚀剂有效成分释放时间较短，缓释效果有待提高。

(3)目前向采油井投加固体缓蚀剂存在适应性较差，部分固体缓蚀剂只能用于管道防腐，不能够用于井筒防腐，不能按需补加。

(4)目前向采油井投加固体缓蚀剂存在生产制备工艺复杂，导致成本较高。

解决上述技术问题的难度：

(1)不同类型缓蚀剂的缓蚀机理不同、优缺点不同，如何实现多种缓蚀剂的优势互补、协同增效难度大。

(2)为了增强缓释效果，所用粘合剂、加重剂等溶解时间如何有效延长。

(3)如何提高固体缓蚀剂比重以及控制粒径。

(4)如何简化制备工艺、降低成本。

解决上述技术问题的意义：缓释型固体缓蚀剂具有良好的缓蚀效果、缓释效果，适应性较强，可以用于管道防腐、井筒防腐，能按需补加，制备工艺简单，成本较低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种缓释型固体缓蚀剂、制备方法及应用。

本发明是这样实现的，一种缓释型固体缓蚀剂，其特征在于，所述缓释型固体缓蚀剂按照重量由复合缓蚀剂30％～55％、有机填料1％～5％、功能型加重剂25％～45％、粘合剂10％～20％和疏水包衣材料0.1％～0.5％组成。

进一步，所述复合缓蚀剂为咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑的混合物，咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑重量比分别为40％～60％、20％～35％、5％～15％。

进一步，所述有机填料为聚丙烯酰胺，分子量为200～300万；功能型加重剂为硫酸钾、碳酸氢钠中的至少一种。

进一步，所述粘合剂为聚乙烯醇PVA 17～88、PVA 17～92、PVA 17～99中任意的一种的水溶液，聚乙烯醇的质量浓度为50％～75％。

进一步，所述疏水包衣材料为硅烷和纳米材料的混合物，硅烷和纳米材料的重量比分别为10％～15％和85％～90％，硅烷为全氟辛基三氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、三氟丙烷三甲氧基硅烷，纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝。

本发明的另一目的在于提供一种所述缓释型固体缓蚀剂的制备方法，所述缓释型固体缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

第一步，在带搅拌器的配料池中依次加入复合缓蚀剂、有机填料、功能型加重剂、粘合剂，搅拌使其混合均匀；

第二步，将所得混合物用注塑机成型，制得长度为5～10mm、直径为5～8mm的颗粒；

第三步，在颗粒上加入疏水包衣材料，最后搅拌使其混合均匀，即得缓释型固体缓蚀剂。

本发明的另一目的在于提供一种所述缓释型固体缓蚀剂在采油井检管、检泵中的应用，在采油井检管、检泵时，将缓释型固体缓蚀剂从采油井井口投下，缓释型固体缓蚀剂在重力作用下下沉至井底，然后在油层温度和地层流体的作用下溶解释放缓蚀剂有效成分，对采油井井筒及管柱起到保护作用；如果采油井正常生产的时间超过缓释型固体缓蚀剂的作用有效期，则可从油管和套管之间的环形空间补加缓释型固体缓蚀剂。

本发明的另一目的在于提供一种所述缓释型固体缓蚀剂在采油井井筒防腐中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种所述缓释型固体缓蚀剂在采油井管柱的防腐中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种所述缓释型固体缓蚀剂在从油层至抽油泵段套管防腐中的应用。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明缓蚀效果良好。将咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑三种不同类型的缓蚀剂进行复配，能够有效发挥不同类型缓蚀剂之间的协同作用，弥补单一缓蚀剂存在的不足。缓释效果良好，在选择粘合剂、加重剂以及包衣材料时，均兼顾缓释效果的提高。首先粘合剂为聚乙烯醇(PVA 17～88、PVA 17～92、PVA 17～99中的一种)，由于PVA 17～88、PVA 17～92、PVA 17～99在水中完全溶解所需的温度不同，分别为65～75℃、75～80℃、80～95℃，利用这一特性可以制备出能够用于不同温度油藏的缓释型固体缓蚀剂。其次加重剂为硫酸钾、碳酸氢钠中的至少一种，上述两种无机盐在水中的溶解度均较小，且完全溶解所需的时间相对较长，这样就有助于延长缓释型固体缓蚀剂的溶解时间，提高缓释效果。同时，这类加重剂溶解后，井底不会出现残留物，不会影响油井正常生产。再次包衣材料为硅烷和纳米材料的混合物，能够降低缓释型固体缓蚀剂的表面能、提高表面粗糙程度，使得缓释型固体缓蚀剂表面具有一定的疏水作用，从而能够延长溶解时间；适应性较强。缓释型固体缓蚀剂为长度5～10mm、直径5～8mm的颗粒，且可以根据具体需要调整，所以能够用于井筒防腐，也能够从油管与套管的环形空间加入，按需补加方便。

本发明为了提高现用固体缓蚀剂的缓蚀效果、缓释效果、适应性，简化生产制备工艺，降低成本，提供一种缓释型固体缓蚀剂。该缓释型固体缓蚀剂可用于采油井井筒及管柱的防腐，特别是对从油层至抽油泵段的套管具有保护作用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的缓释型固体缓蚀剂的制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的缓释型固体缓蚀剂的形貌图。

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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种缓释型固体缓蚀剂、制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的缓释型固体缓蚀剂按照重量由复合缓蚀剂30％～55％、有机填料1％～5％、功能型加重剂25％～45％、粘合剂10％～20％和疏水包衣材料0.1％～0.5％组成。

在本发明的优选实施例中，复合缓蚀剂为咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑的混合物，咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑的重量比分别为40％～60％、20％～35％、5％～15％。

在本发明的优选实施例中，有机填料为聚丙烯酰胺，分子量为200～300万；功能型加重剂为硫酸钾、碳酸氢钠中的至少一种。

在本发明的优选实施例中，粘合剂为聚乙烯醇(PVA 17～88、PVA 17～92、PVA 17～99中的一种)的水溶液，聚乙烯醇的质量浓度为50％～75％。

在本发明的优选实施例中，疏水包衣材料为硅烷和纳米材料的混合物，硅烷和纳米材料的重量比分别为10％～15％和85％～90％，硅烷为全氟辛基三氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、三氟丙烷三甲氧基硅烷，纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝。

如图1所示，本发明实施例提供的缓释型固体缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

S101：在带搅拌器的配料池中依次加入复合缓蚀剂、有机填料、功能型加重剂、粘合剂，搅拌使其混合均匀；

S102：将所得混合物用注塑机成型，制得长度为5～10mm、直径为5～8mm的颗粒；

S103：在颗粒上加入疏水包衣材料，最后搅拌使其混合均匀，即得缓释型固体缓蚀剂。

本发明实施例提供的缓释型固体缓蚀剂在采油井检管、检泵时，将缓释型固体缓蚀剂从采油井井口投下，缓释型固体缓蚀剂在重力作用下下沉至井底，然后在油层温度和地层流体的作用下缓慢溶解释放缓蚀剂有效成分，从而对采油井井筒及管柱起到保护作用。如果采油井正常生产的时间超过缓释型固体缓蚀剂的作用有效期，则可从油管和套管之间的环形空间补加缓释型固体缓蚀剂。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明实施例提供的缓释型固体缓蚀剂的制备方法，在带搅拌器的配料池中依次加入27g咪唑啉季铵盐、16g聚磷酸盐、7g巯基苯并噻唑、1g聚丙烯酰胺、38.6g氢氧化钙、7.5g聚乙烯醇(PVA 17～88)、2.5g去离子水，搅拌使其混合均匀；将所得混合物用注塑机成型，制得长度为5～10mm、直径为5～8mm的颗粒；在颗粒上加入0.04g全氟辛基三氯硅烷和0.36g纳米二氧化硅，搅拌使其混合均匀，即得缓释型固体缓蚀剂。

下面结合实验对本发明的技术效果作详细的描述。

实验1：

本发明实施例的缓释型固体缓蚀剂的缓蚀效果，采用缓蚀率及腐蚀速率表征缓释型固体缓蚀剂的缓蚀效果。按照本发明实施例中方法制备出缓释型固体缓蚀剂。在有效容积为10L的高温高压釜中加入5L油田产出水和2.5g缓释型固体缓蚀剂，放置2只N80钢挂片，升温至65℃，再向高温高压釜中充入二氧化碳至釜内压力稳定在0.5MPa，开始搅拌，24小时后取出挂片称重，并与未加入缓释型固体缓蚀剂的空白实验进行对比。

按照公式(1)计算缓蚀率η：

η表示缓蚀率，以百分数表示。

Δm₀表示空白实验中挂片的质量损失，单位为克(g)。

Δm₁表示加药(加入缓释型固体缓蚀剂)实验中挂片的质量损失，单位为克(g)。

按照公式(2)计算腐蚀速率r：

r表示腐蚀速率，单位为毫米每年(mm/年)；m₀表示实验前的挂片质量，单位为克(g)；m₁表示实验后的挂片质量，单位为克(g)；S表示挂片的总表面积，单位为平方厘米(cm²)；ρ表示挂片的密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)；t表示实验时间，单位为小时(h)。缓释型固体缓蚀剂的缓蚀效果评价实验结果见表1。

表1缓释型固体缓蚀剂的缓蚀效果

由表1可知，在上述实验条件下，缓释型固体缓蚀剂的缓蚀率为93.68％，腐蚀速率分别为0.0519mm/年，表明缓释型固体缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。

实验2：

本发明实施例的缓释型固体缓蚀剂的缓释效果，采用溶解时间表征缓释型固体缓蚀剂的缓释效果。按照本发明实施例中方法制备出缓释型固体缓蚀剂。在有效容积为10L的高温高压釜中加入5L油田产出水和2.5g缓释型固体缓蚀剂，升温至65℃，再向高温高压釜中充入二氧化碳至釜内压力稳定在0.5MPa，开始搅拌，定期观察缓释型固体缓蚀剂溶解情况，直至溶解完全，所需时间为溶解时间。通过实验得出缓释型固体缓蚀剂的溶解时间186天，表明缓释型固体缓蚀剂具有良好的缓释效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种缓释型固体缓蚀剂，其特征在于，所述缓释型固体缓蚀剂按照重量由复合缓蚀剂30％～55％、有机填料1％～5％、功能型加重剂25％～45％、粘合剂10％～20％和疏水包衣材料0.1％～0.5％组成。

2.如权利要求1所述的缓释型固体缓蚀剂，其特征在于，所述复合缓蚀剂为咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑的混合物，咪唑啉季铵盐、聚磷酸盐、巯基苯并噻唑重量比分别为40％～60％、20％～35％、5％～15％。

3.如权利要求1所述的缓释型固体缓蚀剂，其特征在于，所述有机填料为聚丙烯酰胺，分子量为200～300万；功能型加重剂为硫酸钾、碳酸氢钠中的至少一种。

4.如权利要求1所述的缓释型固体缓蚀剂，其特征在于，所述粘合剂为聚乙烯醇PVA 17～88、PVA 17～92、PVA 17～99中任意的一种的水溶液，聚乙烯醇的质量浓度为50％～75％。

5.如权利要求1所述的缓释型固体缓蚀剂，其特征在于，所述疏水包衣材料为硅烷和纳米材料的混合物，硅烷和纳米材料的重量比分别为10％～15％和85％～90％，硅烷为全氟辛基三氯硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、三氟丙烷三甲氧基硅烷，纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝。

6.一种如权利要求1所述缓释型固体缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述缓释型固体缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

7.一种如权利要求1～5任意一项所述缓释型固体缓蚀剂在采油井检管、检泵中的应用，其特征在于，在采油井检管、检泵时，将缓释型固体缓蚀剂从采油井井口投下，缓释型固体缓蚀剂在重力作用下下沉至井底，然后在油层温度和地层流体的作用下溶解释放缓蚀剂有效成分，对采油井井筒及管柱起到保护作用；如果采油井正常生产的时间超过缓释型固体缓蚀剂的作用有效期，则可从油管和套管之间的环形空间补加缓释型固体缓蚀剂。

8.一种如权利要求1～5任意一项所述缓释型固体缓蚀剂在采油井井筒防腐中的应用。

9.一种如权利要求1～5任意一项所述缓释型固体缓蚀剂在采油井管柱的防腐中的应用。

10.一种如权利要求1～5任意一项所述缓释型固体缓蚀剂在从油层至抽油泵段套管防腐中的应用。