CN113249106B - 一种固体防垢块及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体防垢块，由以下质量百分比的组分组成：防垢剂25‑75份、固化剂25‑75份、改性剂占防垢剂和固化剂总和的2％‑10％、增效剂占防垢剂和固化剂总和的1％‑5％；所述防垢剂为聚环氧琥珀酸、低分子量聚丙烯酸钠的分子量在1000‑3000、马来酸‑丙烯酸共聚物和水解聚马来酸酐中的一种或几种的组合。本发明中还公开了固体防垢块的制备方法。本发明中的防垢块以防垢剂为主剂，固化剂为载体，改性剂和增效剂为添加剂，用以提高和改善防垢块性能。

Description

一种固体防垢块及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气井防垢技术领域，更具体的说是涉及一种固体防垢块及其制备方法。

背景技术

结垢是油气田开发过程中的常见问题，会对井筒流动造成严重影响，影响产量。油气田结垢主要有两大原因：一是地层水中含有高浓度易结垢离子，在生产过程中，因压力、温度或水成分变化改变了原先的化学平衡而产生垢，以碳酸钙垢为主；二是两种或两种以上不配伍的水混合后而生成垢，最常见的有硫酸钡和硫酸锶垢，特别是海上油田注海水开发过程中，地层水常含有钡锶离子，而海水含有大量的硫酸根离子，两者混合容易产生难溶的硫酸盐垢。油气井防垢技术有很多种，可分为化学方法、物理方法和工艺方法。向井下投放防垢剂具有效果好、应用范围广、使用灵活等优点，是目前国内外油气田主要的防垢技术，投放方法包括向井下滴注防垢剂、挤注防垢剂及投放固体防垢块等。

与其他防垢剂投放工艺相比，将防垢剂制备成固体块投放到井底具有投放工艺简单、占地面积小、成本低等优点，特别适合海上油田开发。常用的防垢块制备方法有溶解烘干法、挤压成型法、高温熔融法、吸附浸渍法、胶囊包覆法、胶结粘合法等。

目前，市场上常见的固体防垢块主要适用于陆上油田的碳酸盐垢防垢，适用温度较低，而海上油田注海水开发易产生难溶的硫酸钡锶垢，且地层温度较高，需要研发适用于钡锶垢的耐高温固体防垢块，但是，并未有相关的研究。

因此，如何提供一种适用于钡锶垢的耐高温固体防垢块及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于钡锶垢的耐高温固体防垢块及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种固体防垢块，由以下质量百分比的组分组成：防垢剂25-75份、改性剂占防垢剂和固化剂总和的 2％-10％、增效剂占防垢剂和固化剂总和的1％-5％；

所述防垢剂为聚环氧琥珀酸、低分子量聚丙烯酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物和水解聚马来酸酐中的一种或几种的组合；

所述低分子量聚丙烯酸钠的分子量为1000-3000。

本发明的有益效果：本发明中的防垢块以防垢剂为主剂，固化剂为载体，改性剂和增效剂为添加剂，用以提高和改善防垢块性能；

本发明中的防垢块是针对海上油田的高温难溶的硫酸钡锶垢，防垢机理主要分为以下三点:(1)反应螯合机理，通过溶解释放防垢剂释放出的阴离子与结垢金属离子结合，生成水溶性的络合物或螯合物，使更多的成垢离子保持在水中。(2)吸附机理，防垢剂的活性基团吸附在结垢晶体上，能够促使晶体生长变形或防止结垢物微晶的聚并和生长。(3)再生自解脱膜机理，防垢剂溶解后，聚电解质能在传热面上形成一种与垢层共沉淀的膜，当这种膜增加到一定厚度后，从传热面上破裂，并带着的垢层离开传热面，从而起到防垢作用。

优选地，所述固化剂为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯中的一种或几种的组合。

采用上述技术方案的有益效果：采用上述固化剂作为本发明中的防垢块的载体是为了与本发明中的防垢剂互溶，并溶解于地层水或原油中，使固体防垢块具有较高的耐温性。

优选地，所述改性剂由分散剂蜡状酰胺EBFF和硅烷偶联剂KH550混合搅拌均匀制得，且质量比为(2-4):(1-2)。

优选地，所述增效剂由缓蚀剂聚天冬氨酸、除垢剂二乙基三胺五乙酸、除油剂脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚混合搅拌均匀制得，且质量比为(1-2):(1-2):(1-2)。

采用上述技术方案的有益效果：采用本发明中的增效剂和改性剂，主要用于改善固体防垢块溶解释放性能、提升防垢剂防垢效果、兼顾除垢及防腐性能等。

本发明中还提供了一种固体防垢块的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照所述的固体防垢块称取各质量百分比的原料，备用；

(2)将防垢剂和固化剂混合，搅拌均匀后，再加入改性剂和增效剂，继续搅拌至完全均匀，得到混合物；

(3)将混合物在真空条件下，加热熔化、加压成型；

(4)取出步骤(3)处理得到的成型固体防垢块，观察记录固体防垢块的成型效果，切除防垢块两侧不规则端面，得到所述的固体防垢块。

本发明中的制备方法简单，易操作，更加适用于大工业化生产。

优选地，步骤(1)中，所述固体防垢块中的防垢剂、固化剂、改性剂和增效剂为经过预处理得到的；

所述预处理的具体操作为：将防垢剂、固化剂、改性剂及增效剂，分别在60-120℃下加热烘干2-3h，充分脱水，并研磨至粉末。

优选地，步骤(3)中，所述真空条件的具体操作为：将混合物倒入固体防垢块模具内，然后使用真空泵在固体防垢块模具底部抽真空10-30min。

优选地，步骤(3)中，所述加热熔化、加压成型的具体操作为：将固体防垢块模具放入温箱，于180-190℃下加热2-3h后取出，向固体防垢块模具上部通入5MPa氮气，通过活塞对固体防垢块模具中的混合物压实。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种固体防垢块及其制备方法，本发明中的固体防垢块适用于海上油田生产过程中产生难溶的硫酸钡锶垢，并可置于120～140℃的高温井下环境，且防垢效果良好，维护周期较长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的结构示意图；

平衡釜1、模具本体2、真空泵3、活塞4，金属过滤片5；混合物21。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中的固体防垢块模具包括平衡釜1、模具本体2、真空泵3；真空泵3与模具本体2的底部连接，平衡釜1与模具本体2的顶部连接；

模具本体2内的上部设有活塞4，底部设有金属过滤片5。

模具本体2内径2.8cm，内高12cm，耐压达50MPa，耐温达200℃。

实施例1

固体防垢块，由以下质量的组分组成：防垢剂20g、固化剂20g、改性剂 1.2g、增效剂1.6g；

防垢剂为聚环氧琥珀酸、低分子量聚丙烯酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物和水解聚马来酸酐的任意比混合得到；

固化剂为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯的任意比混合得到；

改性剂由分散剂蜡状酰胺EBFF和硅烷偶联剂KH550混合搅拌均匀制得，且质量比为2:1；

增效剂由缓蚀剂聚天冬氨酸、除垢剂二乙基三胺五乙酸、除油剂脂肪醇聚氧乙烯醚混合搅拌均匀制得，且质量比为1:1:1；

上述固体防垢块的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照固体防垢块称取各质量百分比的原料，备用；

(2)将防垢剂和固化剂混合，搅拌均匀后，再加入改性剂和增效剂，继续搅拌至完全均匀，得到混合物；

(3)在固体防垢块模具内底部放入透气金属过滤片(圆片)，将混合物 21倒入模具本体2内，上部放入活塞4，并拧紧模具本体2的盖子；使用真空泵在模具本体2底部抽真空10min；然后将模具本体2放入温箱，于180℃下加热2.5h后取出，向模具本体2上部通过平衡釜1通入5MPa氮气，通过活塞4对压实，将模具本体2放入冷水桶中冷却，取出成型固体，然后观察记录固体防垢块的成型效果，切除防垢块两侧不规则端面，得到固体防垢块。

实施例2

固体防垢块，由以下质量的组分组成：防垢剂20g、固化剂20g、改性剂 1.2g、增效剂1.6g；

防垢剂为低分子量聚丙烯酸钠和马来酸-丙烯酸共聚物的任意比混合得到；

固化剂为线性高密度聚乙烯和聚丙烯的任意比混合得到；

改性剂由分散剂蜡状酰胺EBFF和硅烷偶联剂KH550混合搅拌均匀制得，且质量比为2:1；

增效剂由缓蚀剂聚天冬氨酸、除垢剂二乙基三胺五乙酸、除油剂烷基酚聚氧乙烯醚混合搅拌均匀制得，且质量比为1:1:1；

上述固体防垢块的制备方法同实施例1。

实施例3

固体防垢块，由以下质量的组分组成：防垢剂20g、固化剂20g、改性剂 1.2g、增效剂1.6g；

防垢剂为低分子量聚丙烯酸钠和水解聚马来酸酐的任意比混合得到；

固化剂为高密度聚乙烯和聚丙烯的任意比混合得到；

改性剂由分散剂蜡状酰胺EBFF和硅烷偶联剂KH550混合搅拌均匀制得，且质量比为2:1；

增效剂由缓蚀剂聚天冬氨酸、除垢剂二乙基三胺五乙酸、除油剂脂肪醇聚氧乙烯醚混合搅拌均匀制得，且质量比为1:1:1；

上述固体防垢块的制备方法同实施例1。

性能测试

固体防垢块耐高温特性测定：取实施例1-3中的固体防垢块，制成粉末，分别在120℃、140℃、160℃、180℃加热4h，对粉末进行红外光谱测试，测试防垢块粉末中的防垢剂的官能团是否发生改变，结果表明本发明中的实施例1-3在红外光谱下没有发生明显的改变,防垢块在高温下仍具有防垢特性。

固体防垢块防垢率测定，测试结果如下表1：(1)建立结垢量与浊度的关系方程。配制含有不同浓度Ba²⁺的模拟地层水，然后与模拟注入水按照1： 1比例混合，在设定温度下保温24h，将反应后的悬浊液分成两份，一份采用 ICP电感耦合等离子体发射光谱仪测定溶液中剩余的Ba²⁺浓度，进而根据水中 Ba²⁺浓度变化计算出结垢量，另一份经超声波仪震荡分散均匀后采用浊度仪测定浊度，在此基础上绘制结垢量-浊度关系曲线，拟合得到结垢量与浊度关系方程为：y＝0.8188x-2.5667。

(2)测定防垢剂静态防垢率时，首先将本发明中实施例1-3的固体防垢块分别按照设计浓度溶解于模拟地层水中，然后与模拟注入水按照1：1比例混合、摇匀，将混合溶液在设计温度下保温24h充分结垢，然后放入超声波仪中震荡分散均匀(60min)，之后采用浊度仪测定溶液的浊度，根据结垢量 -浊度关系方程计算结垢量，进而计算得到防垢剂防垢率。

E＝(M₂-M₁)/(M₀-M₁)×100％式中，E—静态防垢率；

M₂—为加防垢剂时溶液剩余钡离子浓度；

M₁—为未加防垢剂时溶液剩余钡离子浓度；

M₀—为结垢前溶液钡离子浓度。

表1实施例1-3的防垢率及适用温度

	实施例1	实施例2	实施例3
				适用温度(℃)	95	100-120	120-140
防垢率(％)	97.15	90.61	89.4

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种固体防垢块，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：防垢剂25-75份、固化剂25-75份、改性剂占防垢剂和固化剂总和的2％-10％、增效剂占防垢剂和固化剂总和的1％-5％；

所述防垢剂为聚环氧琥珀酸、低分子量聚丙烯酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物和水解聚马来酸酐中的一种或几种的组合；

所述固化剂为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯中的一种或几种的组合；

所述增效剂由缓蚀剂聚天冬氨酸、除垢剂二乙基三胺五乙酸、除油剂脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚混合搅拌均匀制得，且质量比为(1-2):(1-2):(1-2)。

2.根据权利要求1所述的一种固体防垢块，其特征在于，所述改性剂由分散剂蜡状酰胺EBFF和硅烷偶联剂KH550混合搅拌均匀制得，且质量比为(2-4):(1-2)。

3.根据权利要求1-2任一项所述的固体防垢块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照权利要求1-2任一项所述的固体防垢块称取各质量百分比的原料，备用；

(2)将防垢剂和固化剂混合，搅拌均匀后，再加入改性剂和增效剂，继续搅拌至完全均匀，得到混合物；

(3)将混合物在真空条件下，加热熔化、加压成型，得到所述的固体防垢块。

4.根据权利要求3所述的一种固体防垢块的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述固体防垢块中的防垢剂、固化剂、改性剂和增效剂为经过预处理得到的；

所述预处理的具体操作为：将防垢剂、固化剂、改性剂及增效剂，分别在60-120℃下加热烘干2-3h，充分脱水，并研磨至粉末。

5.根据权利要求3所述的一种固体防垢块的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空条件的具体操作为：将混合物倒入固体防垢块模具内，然后使用真空泵在固体防垢块模具底部抽真空10-30min。

6.根据权利要求3所述的一种固体防垢块的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热熔化、加压成型的具体操作为：将固体防垢块模具放入温箱，于180-190℃下加热2-3h后取出，向固体防垢块模具上部通入5MPa氮气，通过活塞压实。

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