CN112410005A - 一种多功能缓蚀阻垢剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能缓蚀阻垢剂及其制备方法，通过加入二氧化硅纳米胶体，使缓蚀剂、防蜡剂和阻垢剂具有很好的配伍和协同效应，在实现井筒防腐防垢的同时，有效抑制井筒蜡晶析出，改善原油流动性，在100ppm时，防垢率≥80%，对陇东侏罗系流体缓蚀率≥90%，对长庆超低渗透油藏原油防蜡率≥75%。该多功能缓蚀阻垢剂也可以用于水井增注，该多功能阻垢剂在pH为6‑7时，1% KCl的70℃下稳定12小时以上，通过水井注入油藏深部后，阻垢剂防蜡剂缓慢释放，达到油藏深部清垢解堵的目的，该产品的应用对减缓油井井筒腐蚀、结垢，抑制油藏深部结垢，保护油藏免于结垢伤害具有重要的现实意义。

Description

一种多功能缓蚀阻垢剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种多功能缓蚀阻垢剂及其制备方法。

背景技术

当油田开发进入中、高含水期后，采出液中的水矿化度高。油井腐蚀、结垢、结蜡严重，结垢与结蜡协同作用，抽油泵频繁卡泵，导致频繁修井作业影响生产。

常用的方法是通过油井油管与套管的环形空间加入缓蚀阻垢剂到油井中，能起到防垢的作用，但常规缓蚀阻垢剂与清防蜡剂不能协同作用，现场需加注两种甚至三种化学剂达到缓蚀、防垢、防蜡的目的，管理难度大、人工劳动强度大、且目前在用的缓蚀阻垢一体化剂对硫酸钡锶垢防垢率仅有45％左右。不能满足油井缓蚀阻垢防蜡的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能缓蚀阻垢剂及其制备方法，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是提供一种多功能缓蚀阻垢剂的制备方法，得到均匀分散的纳米级微乳液。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种多功能缓蚀阻垢剂，由以下物质组成：缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂、互溶剂、二氧化硅纳米胶体和水，其中，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅占配方的质量百分比为1-2%，缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂和互溶剂占配方的质量百分比分别为5-25%、10-15%、5-25%和2-5%，余量为水。

所述缓蚀剂为油基缓蚀剂，所述缓蚀剂为苯甲酸五胺咪唑啉或聚丙烯基咪唑啉。

所述防蜡剂为蜡晶抑制剂，所述蜡晶抑制剂为聚氧乙烯壬基酚醚或聚氧乙烯油醇醚。

所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、span80或tween20中的一种或两种。

所述互溶剂为异丁醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇乙醚中的一种或两种。

所述缓蚀剂21%、阻垢剂48%、防蜡剂15%、表面活性剂8%、互溶剂4%、二氧化硅1%、水3%；

其中，阻垢剂由聚天冬氨酸8％、磷酸基羧酸共聚物12％、聚马来酸酐10％和二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠18％组成。

一种多功能缓蚀阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）制备二氧化硅纳米胶体；

步骤2）在二氧化硅纳米胶体中滴加ZnCl₂溶液，搅拌形成初步的纳米流体，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅与ZnCl₂溶液中ZnCl₂的质量比为10-15:1；

步骤3）将纳米流体加热至40-50℃，加入配方量的阻垢剂，搅拌后形成白色沉淀；

步骤4）在白色沉淀中加入部分量的表面活性剂，用超声波处理10-5min，形成稳定的纳米流体，得到基液一；

步骤5）将剩余量的表面活性剂加热至45-55℃，溶解在配方量的防蜡剂中，得到基液二；

步骤6）将基液一和基液二在反应釜中混合，边搅拌边加入配方量的缓蚀剂、互溶剂和水，搅拌均匀，再使用高速剪切分散机混合，40000-5000rpm转速搅拌30-60秒得到纳米级微乳液，即得多功能缓蚀阻垢剂。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种多功能缓蚀阻垢剂，通过加入二氧化硅纳米胶体，使缓蚀剂、防蜡剂和阻垢剂具有很好的配伍和协同效应，在实现井筒防腐防垢的同时，有效抑制井筒蜡晶析出，改善原油流动性，在100ppm时，防垢率≥80%，对陇东侏罗系流体缓蚀率≥90%，对长庆超低渗透油藏原油防蜡率≥75%。

该多功能缓蚀阻垢剂也可以用于水井增注，在pH为6-7时，1% KCl的70℃下稳定12小时以上，通过水井注入油藏深部后，阻垢剂防蜡剂缓慢释放，达到油藏深部清垢解堵的目的，该产品的应用对减缓油井井筒腐蚀、结垢，抑制油藏深部结垢，保护油藏免于结垢伤害具有重要的现实意义。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是碳酸钙阻垢率随多功能缓蚀阻垢剂浓度变化曲线；

图2是陇东地区采出液缓蚀率随多功能缓蚀阻垢剂浓度变化曲线；

图3是多功能缓蚀阻垢剂作用原理示意图；

图4是多功能缓蚀阻垢剂微粒随注入水在地层内释放的示意图。

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。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，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。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。

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。

实施例1：

本实施例提供了一种多功能缓蚀阻垢剂，由以下物质组成：缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂、互溶剂、二氧化硅纳米胶体和水，其中，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅占配方的质量百分比为1-2%，缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂和互溶剂占配方的质量百分比分别为5-25%、10-15%、5-25%和2-5%，余量为水。

本发明提供的这种多功能缓蚀阻垢剂，通过在配方中加入二氧化硅纳米胶体，实现缓蚀剂、防蜡剂和阻垢剂的配伍和协同效应，在实现井筒防腐防垢的同时，有效抑制井筒蜡晶析出，改善原油流动性。该多功能缓蚀阻垢剂在现场应用过程中，加注在油井井底就可以实现油井近井地带及采出井筒的防蜡、防垢缓蚀的作用目的。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种多功能缓蚀阻垢剂，由以下物质组成：缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂、互溶剂、二氧化硅纳米胶体和水，其中，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅占配方的质量百分比为1%，缓蚀剂21%、阻垢剂48%、防蜡剂15%、表面活性剂8%、互溶剂4%、水3%。

在本实施例中，阻垢剂由聚天冬氨酸8％、磷酸基羧酸共聚物（PPCA）12％、聚马来酸酐10％和二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠18％组成；缓蚀剂为苯甲酸五胺咪唑啉；防蜡剂为聚氧乙烯壬基酚醚；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和span-80的混合物，质量比为1:3；互溶剂为异丁醇和乙二醇单丁醚的混合物，质量比为1:3。

二氧化硅纳米胶体的制备过程：

将100ml十六烷基三甲基氯化铵、50ml乙醇、100ml水以及400mlTEA（三乙醇胺）按照一定比例在室温下混合并搅拌均匀，然后加热升温至60℃，加入正硅酸乙酯（TEOS），继续搅拌3h后完成反应，制备得到反应产物转移至离心管中后加入5ml的无水乙醇，放入离心机通过离心（9000r/m，6min）分离得到所需产物，将上层清夜倒入废液桶，加入100ml表面活性剂萃取溶液（3ml浓HCL与240ml无水乙醇的混合溶液）于离心管中，通过超声分散10min，再次离心分离，然后加入500ml去离子水，得到SiO₂纳米胶体。浓度为0.1g/ml。

以1kg多功能缓蚀阻垢剂产品制备为例，制备过程如下：

步骤1）取10ml的10%ZnCl₂溶液滴加到100ml的SiO₂纳米胶体中，高速搅拌形成初步的纳米流体；

步骤2）加热上述纳米流体至40-50℃，逐步加入480g的阻垢剂，分别为80g聚天冬氨酸、120g磷酸基羧酸共聚物、100g聚马来酸酐和180g二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠，搅拌后形成白色沉淀；

步骤3）在白色沉淀中加入20g表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，用超声波处理10-5min，形成稳定的纳米流体，得到基液一；

步骤4）将60g油溶性（非离子）乳化剂（span80）50℃，溶解在150g防蜡剂聚氧乙烯壬基酚醚中，得到基液二；

步骤5）将基液一和基液二在反应釜中混合，边搅拌边加入210g缓蚀剂苯甲酸五胺咪唑啉、10g异丁醇、30g乙二醇单丁醚和30g水，搅拌均匀，再使用高速剪切分散机混合，40000-5000rpm转速搅拌30-60秒得到纳米级微乳液，即得多功能缓蚀阻垢剂。记为样品A。

其中，缓蚀剂苯甲酸五胺咪唑啉在不影响咪唑啉缓蚀性能的情况下，具备一定的阻垢性能，同时与阻垢剂二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠等具有很好的配伍和协同效应，达到缓蚀阻垢的目的。

苯甲酸五胺咪唑啉的合成方法为：

苯甲酸与四乙烯五胺在二甲苯溶剂下缩合生成苯甲酸五胺咪唑啉。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种多功能缓蚀阻垢剂，由以下物质组成：缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂、互溶剂、二氧化硅纳米胶体和水，其中，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅占配方的质量百分比为1.8%，缓蚀剂8%、阻垢剂59%、防蜡剂15%、表面活性剂6%、互溶剂2%、水8.2%。

在本实施例中，阻垢剂由聚天冬氨酸10％、磷酸基羧酸共聚物15％、聚马来酸酐12％和二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠22％组成；缓蚀剂为聚丙烯基咪唑啉；防蜡剂为聚氧乙烯油醇醚；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和tween20的混合物，质量比为2:1；互溶剂为异丁醇和乙二醇单丁醚的混合物，质量比为1:1。

二氧化硅纳米胶体制备过程见实施例2。

以1kg多功能缓蚀阻垢剂产品制备为例，制备过程如下：

步骤1）取18ml的10%ZnCl₂溶液滴加到180ml的SiO₂纳米胶体中，高速搅拌形成初步的纳米流体；

步骤2）加热上述纳米流体至50℃，逐步加入590g的阻垢剂，分别为100g聚天冬氨酸、150g磷酸基羧酸共聚物（PPCA）、120g聚马来酸酐和220g二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠，搅拌后形成白色沉淀；

步骤3）在白色沉淀中加入40g表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，用超声波处理10-5min，形成稳定的纳米流体，得到基液一；

步骤4）将20g油溶性（非离子）乳化剂（tween20）50℃，溶解在150g防蜡剂聚氧乙烯油醇醚中，得到基液二；

步骤5）将基液一和基液二在反应釜中混合，边搅拌边加入80g缓蚀剂聚丙烯基咪唑啉、10g异丁醇、10g乙二醇单丁醚和82g水，搅拌均匀，再使用高速剪切分散机混合，40000-5000rpm转速搅拌30-60秒得到纳米级微乳液，即得多功能缓蚀阻垢剂。记为样品B。

其中，缓蚀剂聚丙烯基咪唑啉的合成方法为：

聚丙烯酸与二乙烯三胺在二甲苯溶剂下缩合生成聚丙烯基咪唑啉。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种多功能缓蚀阻垢剂，由以下物质组成：缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂、互溶剂、二氧化硅纳米胶体和水，其中，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅占配方的质量百分比为2%，缓蚀剂25%、阻垢剂47%、防蜡剂10%、表面活性剂12%、互溶剂2%、水2%。

在本实施例中，阻垢剂由聚天冬氨酸5％、天冬氨酸与硫脲基咪唑啉共聚物3%、磷酸基羧酸共聚物（PPCA）10％、聚马来酸酐9％和二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠20％组成；缓蚀剂为聚丙烯基咪唑啉和苯甲酸五胺咪唑啉的混合物，质量比为3:2；防蜡剂为聚氧乙烯油醇醚和聚氧乙烯壬基酚醚的混合物，质量比为4:1；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和span80的混合物，质量比为2:1；互溶剂为异丁醇和二乙二醇乙醚的混合物，质量比为1:1。

二氧化硅纳米胶体制备过程见实施例2。

以1kg多功能缓蚀阻垢剂产品制备为例，制备过程如下：

步骤1）取20ml的10%ZnCl₂溶液滴加到200ml的SiO₂纳米胶体中，高速搅拌形成初步的纳米流体；

步骤2）加热上述纳米流体至50℃，逐步加入470g的阻垢剂，分别为50g聚天冬氨酸、50g天冬氨酸与硫脲基咪唑啉共聚物、100g磷酸基羧酸共聚物、90g聚马来酸酐和20g二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠，搅拌后形成白色沉淀；

步骤3）在白色沉淀中加入80g表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，用超声波处理10-5min，形成稳定的纳米流体，得到基液一；

步骤4）将40g油溶性（非离子）乳化剂（span80）50℃，溶解在100g防蜡剂中，分别为80g氧乙烯油醇醚和20g聚氧乙烯壬基酚醚聚氧乙烯油醇醚，得到基液二；

步骤5）将基液一和基液二在反应釜中混合，边搅拌边加入250g缓蚀剂（分别为150g聚丙烯基咪唑啉和100g苯甲酸五胺咪唑啉）、10g异丁醇、10g二乙二醇乙醚和20g水，搅拌均匀，再使用高速剪切分散机混合，5000rpm转速搅拌30秒得到纳米级微乳液，即得多功能缓蚀阻垢剂。记为样品C。

多功能缓蚀阻垢剂性能评价：

（1）缓蚀阻垢性能检测

缓蚀阻垢剂预处理：取适量缓蚀阻垢剂样品，置于烘箱中，60℃下烘干4h，于60℃下干燥至恒重，放置干燥器中备用。

称取制备的缓蚀阻垢剂2g（精确至0.01g），加入装有800mL蒸馏水的烧杯中，密封后在磁力搅拌器下搅拌4h，然后在50℃±1℃恒温水浴中放置20h后转移至1000mL的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，定容时保持液体表面与容量瓶环形线相切（不溶物体积忽略不计），代替Q/SY 126-2014 油田水处理用缓释阻垢剂技术规范中A.3.2.15溶液（使用前应过滤掉不溶物）。

（2）阻垢性能评价：称取缓蚀阻垢剂的质量为2g（精确至0.01g），对应的阻垢剂制备液药剂使用浓度分别为60ppm，需要密封在磁力搅拌器下搅拌4h，以模仿地层下动态环境溶释缓蚀阻垢剂。按Q/SY 17126-2019中A.3.3的规定进行碳酸钙阻垢率性能评价，按Q/SY17126-2019中B6.1的规定进行缓蚀性能评价。其中阻垢性能检测结果如图1所示，缓蚀性能如图2所示。

样品A阻垢率达93％，防蜡率79％，对陇东侏罗系采出水缓蚀率85％。样品B阻垢率达88％，防蜡率80％，对陇东侏罗系采出水缓蚀率76％。样品C阻垢率达92％，防蜡率75％，对陇东侏罗系采出水缓蚀率87％。

（3）防蜡性能检测

防蜡率测试步骤如下：①在两个1000ml烧杯中各加入10g 医用石蜡及400g 柴油，加热至60℃，使蜡样完全溶解，在其中一个烧杯中加入一定浓度的防蜡剂，并充分混合，另一个烧杯为测试的空白液；②将清洗烘干过的结蜡管冷却至室温后称量，精确至0.0001g，然后安装在原油动态结蜡率测试仪中；③调节样品室温度55℃，结蜡室温度20℃，循环时间30min；④开启仪器运行，记录结蜡后的结蜡管质量，计算防蜡率。防蜡结果如表1所示。

表1 多功能缓蚀阻垢剂防蜡剂性能测试

实施例5：

现场应用：

1、多功能缓蚀阻垢剂油井井筒缓蚀防垢应用

在现场应用过程中，将多功能缓蚀阻垢剂加注在油井井底可以实现油井近井地带及采出井筒的防蜡、防垢缓蚀的作用目的，具体作用机理如图3所示。

2、油藏深部防蜡、防垢应用

作用原理：现场生产过程中，在注水系统加注多功能可控释放的纳米级（直径200-300nm）固体防垢防蜡微粒，微粒完全分散在注入水中，随注水井注入储层，并到达生产井的水驱前缘。在近井地带可控地释放防蜡剂和缓蚀防垢剂，从而保护油藏深部和生产井的近井眼地带结蜡结垢和管柱腐蚀结垢问题。作用原理如图4所示。

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 (8)

1.一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于，由以下物质组成：缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂、互溶剂、二氧化硅纳米胶体和水，其中，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅占配方的质量百分比为1-2%，缓蚀剂、阻垢剂、防蜡剂、表面活性剂和互溶剂占配方的质量百分比分别为5-25%、10-15%、5-25%和2-5%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于：以在配方中所占重量百分比计，所述阻垢剂由聚天冬氨酸5-10％、天冬氨酸与硫脲基咪唑啉共聚物0-5％、磷酸基羧酸共聚物10-15％、聚马来酸酐6-12％和二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠10-25％组成。

3.根据权利要求1所述的一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述缓蚀剂为油基缓蚀剂，所述缓蚀剂为苯甲酸五胺咪唑啉或聚丙烯基咪唑啉。

4.根据权利要求1所述的一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述防蜡剂为蜡晶抑制剂，所述蜡晶抑制剂为聚氧乙烯壬基酚醚或聚氧乙烯油醇醚。

5.根据权利要求1所述的一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、span80或tween20中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述互溶剂为异丁醇、乙二醇单丁醚、二乙二醇乙醚中的一种或两种。

7.根据权利要求2所述的一种多功能缓蚀阻垢剂，其特征在于：所述缓蚀剂21%、阻垢剂48%、防蜡剂15%、表面活性剂8%、互溶剂4%、二氧化硅1%、水3%；

其中，阻垢剂由聚天冬氨酸8％、磷酸基羧酸共聚物12％、聚马来酸酐10％和二乙烯三胺五亚甲基磷酸钠18％组成。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种多功能缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）制备二氧化硅纳米胶体；

步骤2）在二氧化硅纳米胶体中滴加ZnCl₂溶液，搅拌形成初步的纳米流体，二氧化硅纳米胶体中的二氧化硅与ZnCl₂溶液中ZnCl₂的质量比为10-15:1；

步骤3）将纳米流体加热至40-50℃，加入配方量的阻垢剂，搅拌后形成白色沉淀；

步骤4）在白色沉淀中加入部分量的表面活性剂，用超声波处理10-5min，形成稳定的纳米流体，得到基液一；

步骤5）将剩余量的表面活性剂加热至45-55℃，溶解在配方量的防蜡剂中，得到基液二；

步骤6）将基液一和基液二在反应釜中混合，边搅拌边加入配方量的缓蚀剂、互溶剂和水，搅拌均匀，再使用高速剪切分散机混合，40000-5000rpm转速搅拌30-60秒得到纳米级微乳液，即得多功能缓蚀阻垢剂。

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