CN111909675A

CN111909675A - 一种固体颗粒阻垢剂及其制备方法

Info

Publication number: CN111909675A
Application number: CN202010689737.4A
Authority: CN
Inventors: 董晓焕; 姜毅; 李琼玮; 朱方辉; 程碧海; 李明星; 刘伟; 张振云; 于淑珍
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: CN111909675B

Abstract

本发明公开了一种固体颗粒阻垢剂及其制备方法，所述固体颗粒阻垢剂包括以下重量份的组份：粘合剂25～35份，吸附剂10～20份，复合阻垢剂30～45份，缓释剂5～10份，交联剂3～5份。该固体颗粒阻垢剂由粘合剂、吸附剂、复方阻垢剂、缓释剂按照一定比例，经捏合机充分混合搅拌均匀后，经制丸机生产出相应粒径的固态丸体。自然晾晒后将未充分干燥的丸体浸入交联剂，喷洒缓释剂烘干得到需要的产品。本方法制备工艺简单，生产效率高，成本越约为其它生产工艺的1/3，产品成型好，不容易破碎。固体颗粒阻垢剂加入到采油井井底后，缓慢溶解并稳定释放出阻垢剂，有效期达60天以上，可减少人工井口加药频次，降低工人劳动强度，提高井筒防垢效果。

Description

一种固体颗粒阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油田化学领域，具体涉及一种固体颗粒阻垢剂及其制备方法。

背景技术

油田因地层水不配伍发生结垢问题，困扰油田注水、采油及及地面系统的生产，是影响油田经济开发的一个重要问题。

油田解决井筒结垢问题的通常做法，通过井口从油套环形空间内倒入液体阻垢剂，但这些阻垢剂会一部分粘附在油套管壁上或者直接随采出液抽出到地面上，没能使阻垢剂全部发挥作用造成浪费，频繁的加注也造成人工成本升高(通常7天一个加注周期)。还有将阻垢剂做成块状固体随油管下入井底，通常是悬挂于抽油泵下的筛管上，可以保证阻垢剂在井底的长期释放，但井底释放速度难控制，使用寿命难预测，并且固体阻垢剂的再次补加需要起下油管和抽油杆，费用高也影响生产。

国内外对缓释型阻垢剂开展了系列研究工作，总体思路均是采取某些措施减小活性成份的释放速度，维持体系的有效浓度。但生产的产品成本昂贵，如美国Nalco公司的微胶囊阻垢剂约3.5万元/吨，国内尚未有低成本固体颗粒阻垢剂产品的报道。

发明内容

本发明的目的提供了一种容易加工，成本低，能够在井底长期稳定释放，延长井筒结垢周期的固体颗粒阻垢剂及其制备方法。

为此，本发明所采用的技术方案如下：

一种固体颗粒阻垢剂，包括以下重量份的组份：粘合剂25～35份，吸附剂10～20份，复合阻垢剂30～45份，缓释剂5～10份，交联剂3～5份。

所述粘合剂优选分子量为50000～70000的支链淀粉。

进一步地，所述吸附剂为膨润土、埃洛石、硅藻土中至少一种，优选地，所述吸附剂的粒径为0.1-0.2mm。

进一步地，所述复合阻垢剂为氨基三亚甲基膦酸固体或羟基乙叉二磷酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比(0.1-0.2):1的比例混合而成，优选地，所述2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷的质量百分比浓度为50％。

进一步地，所述缓释剂是醇解度为98％及以上的饱和聚乙烯醇溶液。

进一步地，所述交联剂为硼酸或戊二醛溶液。

一种固体颗粒阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先将配方量的粘合剂、吸附剂及复合阻垢剂搅拌均匀，然后加入适量的饱和聚乙烯醇溶液，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

将S2制备的湿态丸体自然晾晒干燥后，完全浸入液态交联剂中2-3分钟，捞出并置于包覆机中，在55℃～65℃的温度下，以50-80r/min的转速搅动，同时喷洒剩余量的饱和聚乙烯醇溶液，使丸体表面形成外壁缓溶壳层；

S4.烘干干燥

将S3处理好的丸体继续在55℃～65℃的条件下烘干1-2小时，即形成所述固体颗粒阻垢剂。

进一步地，所述缓释剂是分两次添加的，其中，S1中缓释剂的添加量为缓释剂总量的85％～90％；S3中缓释剂的用量为缓释剂总量的10％～15％。

进一步地，所述S2所得湿态丸体具有球形、卵形或者椭圆形形状。

进一步地，所述湿态丸体的粒径为2-4mm。

进一步地，所述S3中的丸体外壁缓溶壳层厚度为0.3-0.7mm。

本发明的反应机理为：

以膨润土、埃洛石、硅藻土等为吸附剂，将液体复合阻垢剂吸附到内部的管路中，并用氢键锁定复合阻垢剂分子使之不能快速释放。粘合剂将吸附剂、复合阻垢剂、聚乙烯醇在捏合作用下成团，制丸机成型，在药丸外壁交联形成缓溶壳层。使用时投放到井底口袋中，壳层溶解后，复合阻垢剂从吸收剂中缓慢释放。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.在聚乙烯醇的缓释作用，吸附剂的锁定作用，外壁缓溶壳层的共同作用下，本发明所述固体颗粒阻垢剂在井底口袋缓慢释放，有效期＞60天，减少了人工加注成本，并可对井筒进行长期保护，延长油井结垢周期，维护油井正常生产。

2.本发明所述的固体颗粒阻垢剂的制备方法生产周期短，操作步骤少：生产出成品只需要时间3-5小时；成本低：使用的原料淀粉、膨润土价格远比埃洛石纳米管低廉，并且不需要购置真空包覆机及真空负压装备。比国外同类产品3.5万元/吨的价格降低了60％以上；使用效果好：产品硬度＞5MPa，不易破碎。

3.本发明所得固体颗粒阻垢剂的有效固体含量(即成品固体颗粒阻垢剂中复合阻垢剂的质量百分比)＞25％，对井筒防垢更有针对性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明保护了一种固体颗粒阻垢剂，包括以下重量份的组份：粘合剂25～35份，吸附剂10～20份，复合阻垢剂30～45份，缓释剂5～10份，交联剂3～5份。

所述粘合剂优选分子量为50000～70000的支链淀粉。

进一步地，所述吸附剂为具有较强吸附性能和物理化学稳定性的膨润土、埃洛石、硅藻土等，所述吸附剂的粒径优选地为0.1-0.2mm。

进一步地，所述阻垢剂为氨基三亚甲基膦酸固体或羟基乙叉二磷酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比(0.1-0.2):1的比例混合而成，优选地，所述2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷的质量百分比浓度为50％。

进一步地，所述交联剂为硼酸或戊二醛溶液。

本发明还保护了一种固体颗粒阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先将配方量的粘合剂、吸附剂及阻垢剂搅拌均匀，然后加入适量的饱和聚乙烯醇溶液，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

S4.烘干干燥

进一步地，所述S2所得湿态丸体为近圆球形的丸体，例如球形、卵形或者椭圆形形状。

进一步地，所述湿态丸体的粒径为2-4mm。

进一步地，所述S3中的丸体外壁缓溶壳层厚度为0.3-0.7mm。

实施例1

本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂，包括：淀粉30重量份，膨润土13重量份、复合阻垢剂45重量份，聚乙烯醇饱和溶液7重量份，硼酸溶液5重量份。

所述复合阻垢剂由氨基三亚甲基膦酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比0.15:1的比例混合而成。

所述固体颗粒阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先按配比将上述重量份的淀粉、膨润土及复方阻垢剂搅拌均匀，然后加入5.95重量份的饱和聚乙烯醇溶液，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成粒径2～4mm的湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

将S2制备的湿态丸体自然晾晒干燥后，完全浸入硼酸溶液中2-3分钟，捞出控干多余的水分后置于包覆机中，在60℃的温度下快速干燥和搅动，同时喷洒1.05重量份的饱和聚乙烯醇溶液，使丸体表面形成厚度为0.3-0.7mm的外壁缓溶壳层；

S4.烘干干燥

将S3处理好的丸体继续在60℃的条件下烘干1-2小时，即形成所述固体颗粒阻垢剂。

本实施例所得固体颗粒阻垢剂的各项性能如下表1所示：

表1固体颗粒阻垢剂性能参数

项目	测得的数据及性能
		密度，g/cm3	1.95
复方阻垢剂质量百分比,％	45
		粒径，mm	2-4
抗破碎压力，MPa	6.0
		阻垢率，％	＞85

实施例2

本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂，包括以下按重量份计的组份：淀粉26重量份，膨润土18重量份、复合阻垢剂43重量份，聚乙烯醇饱和溶液9重量份，硼酸溶液4重量份。

所述复合阻垢剂由羟基乙叉二磷酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比0.2:1的比例混合而成。

所述固体颗粒阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先按配比将上述重量份的淀粉、膨润土及复方阻垢剂搅拌均匀，然后加入8.1重量份的饱和聚乙烯醇溶液，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成粒径2～4mm的湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

将S2制备的湿态丸体自然晾晒干燥后，完全浸入硼酸溶液中2-3分钟，捞出控干多余的水分后置于包覆机中，在60℃的温度下快速干燥和搅动，同时喷洒0.9重量份的饱和聚乙烯醇溶液，使丸体表面形成厚度为0.3-0.7mm的外壁缓溶壳层；

S4.烘干干燥

本实施例所得固体颗粒阻垢剂的各项性能如下表2所示：

表2固体颗粒阻垢剂性能参数

项目	测得的数据及性能
		密度，g/cm3	2.05
阻垢剂质量百分比,％	43
		粒径，mm	2-4
抗破碎压力，MPa	6.5
		阻垢率，％	＞90

实施例3

本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂，包括以下按重量份计的组份：淀粉35重量份，膨润土20重量份、复合阻垢剂31重量份，聚乙烯醇饱和溶液9重量份，硼酸溶液5重量份。

所述复合阻垢剂由氨基三亚甲基膦酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比0.1:1的比例混合而成。

所述固体颗粒阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先按配比将上述重量份的淀粉、膨润土及复方阻垢剂搅拌均匀，然后加入7.65重量份的饱和聚乙烯醇溶液，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成粒径2～4mm的湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

将S2制备的湿态丸体自然晾晒干燥后，完全浸入硼酸溶液中2-3分钟，捞出控干多余的水分后置于包覆机中，在60℃的温度下快速干燥和搅动，同时喷洒1.35重量份的饱和聚乙烯醇溶液，使丸体表面形成厚度为0.3-0.7mm的外壁缓溶壳层；

S4.烘干干燥

本实施例所得固体颗粒阻垢剂的各项性能如下表3所示：

表3固体颗粒阻垢剂性能参数

项目	测得的数据及性能
		密度，g/cm3	1.96
阻垢剂质量百分比,％	30
		粒径，mm	2-4
抗破碎压力，MPa	7.5
		阻垢率，％	＞80

实施例4

本实施例提供了一种固体颗粒阻垢剂，包括以下按重量份计的组份：淀粉32重量份，膨润土16重量份、复合阻垢剂44重量份，聚乙烯醇饱和溶液5重量份，硼酸溶液3重量份。

所述复合阻垢剂由氨基三亚甲基膦酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比0.2:1的比例混合而成。

所述固体颗粒阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先按配比将上述重量份的淀粉、膨润土及复方阻垢剂搅拌均匀，然后加入4.5重量份的饱和聚乙烯醇溶液，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成粒径2～4mm的湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

将S2制备的湿态丸体自然晾晒干燥后，完全浸入硼酸溶液中2-3分钟，捞出控干多余的水分后置于包覆机中，在60℃的温度下快速干燥和搅动，同时0.5重量份的喷洒饱和聚乙烯醇溶液，使丸体表面形成厚度为0.3-0.7mm的外壁缓溶壳层；

S4.烘干干燥

本实施例所得固体颗粒阻垢剂的各项性能如下表4所示：

表4固体颗粒阻垢剂性能参数

项目	测得的数据及性能
		密度，g/cm3	2.1
阻垢剂质量百分比,％	41
		粒径，mm	2-4
抗破碎压力，MPa	5.9
		阻垢率，％	＞90

本实施例所述固体颗粒阻垢剂的评价实验

测试1：实施例4的固体颗粒阻垢剂室内溶解评价实验

总磷含量的测定：用1mL含有0.02mgPO₄ ³-磷标准溶液，在紫外分光光度计710nm处，用1cm吸收池测试建立PO₄ ³-浓度与吸光度的工作曲线。

在2000ml烧杯中，倒入1升矿化度为5000mg/l的地层水，投入100克固体颗粒阻垢剂，60℃恒温水浴，每6日测试一次释放量并更换清水。测试溶液的吸光度与标准工作曲线对照得出磷酸根离子浓度，通过换算得到待测溶液中阻垢剂浓度，如表5所示。

表5固体颗粒阻垢剂缓释数据

通过表5实验室数据可以看出，前期PO₄ ³-浓度比较高，说明外壁壳体溶解顺利，阻垢剂大量释放。随着时间的延长，阻垢剂稳定释放，PO₄ ³-浓度保持在0.6g·L-¹左右，起到很好的阻垢作用。60天后阻垢剂基本释放完，阻垢作用下降，需要补加新的固体颗粒阻垢剂。

测试2：实施例4的固体颗粒阻垢剂现场加注溶解评价实验

刘xx-xx井，液量1.2方/天，含水59％，井底口袋深度58米，井底口袋容积0.7方，投加150公斤固体颗粒阻垢剂。15日取样1次，分离出水后用电感耦合等离子发射光谱(ICP)测试溶液中磷含量和钙离子浓度，如表6所示。

表6刘xx-xx井固体颗粒阻垢剂溶解释放数据

表6的现场加注测试数据中，由于井底口袋的堆积作用及泥沙的覆盖，固体颗粒阻垢剂溶解较实验室慢，前期磷含量较低，对应的成垢阳离子Ca²+浓度低(大部分结垢消耗了)。随着溶解量的增多，颗粒阻垢剂缓慢释放，浓度在44天后达到峰值，对应的成垢阳离子Ca²+浓度最高。其后颗粒阻垢剂继续有效，在4月23日后基本释放完毕。

综上所述，本发明通过聚乙烯醇的缓释作用，吸附剂的锁定作用，外壁缓溶壳层共同作用下，使固体颗粒阻垢剂在井底口袋缓慢释放，有效期＞60天，不仅减少了人工加注成本，而且并可对井筒进行长期保护，延长油井结垢周期，维护油井正常生产。

再者，本发明所述的固体颗粒阻垢剂的制备方法生产周期短，生产出成品只需要时间3-5小时；操作步骤少；原料成本低：使用的原料淀粉、膨润土价格远比埃洛石纳米管低廉，并且不需要购置真空包覆机及真空负压装备，比国外同类产品3.5万元/吨的价格降低了60％以上；使用效果好：产品硬度＞5MPa，不易破碎。

本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种固体颗粒阻垢剂，其特征在于，包括以下重量份的组份：粘合剂25～35份，吸附剂10～20份，复合阻垢剂30～45份，缓释剂5～10份，交联剂3～5份。

2.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂，其特征在于：所述粘合剂为分子量50000～70000的支链淀粉。

3.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂，其特征在于：所述吸附剂为膨润土、埃洛石、硅藻土中至少一种，所述吸附剂的粒径为0.1-0.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂，其特征在于：所述复合阻垢剂为氨基三亚甲基膦酸固体或羟基乙叉二磷酸固体和2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷按质量比(0.1-0.2):1的比例混合而成。

5.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂，其特征在于：所述缓释剂是醇解度为98％及以上的饱和聚乙烯醇溶液。

6.根据权利要求1所述的一种固体颗粒阻垢剂，其特征在于：所述交联剂为硼酸或戊二醛溶液。

7.一种权利要求1-6任意一项所述的固体颗粒阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.粉料混合

先将配方量的粘合剂、吸附剂及复合阻垢剂搅拌均匀，然后加入适量的缓释剂，继续搅拌15-20分钟后，静置20-30分钟；

S2.制丸成型

将S1中搅拌好的物料制成湿态丸体；

S3.制备丸体外壁缓溶壳层

将S2制备的湿态丸体自然晾晒干燥后，完全浸入液态交联剂中2-3分钟，捞出并置于包覆机中，在55℃～65℃的温度下，以50-80r/min的转速搅动，同时喷洒剩余量的缓释剂饱和聚乙烯醇溶液，使丸体表面形成外壁缓溶壳层；

S4.烘干干燥

8.根据权利要求7所述的一种固体颗粒阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述S1中缓释剂的添加量为缓释剂总量的85％～90％；S3中缓释剂的用量为缓释剂总量的10％～15％。

9.根据权利要求7所述的一种固体颗粒阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述湿态丸体的粒径为2-4mm。

10.根据权利要求7所述的一种固体颗粒阻垢剂的制备方法，其特征在于：所述S3中的丸体外壁缓溶壳层厚度为0.3-0.7mm。