CN113845239B - 一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及阻垢剂技术领域,具体涉及一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用,制备方法包括:将马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水及催化剂加入溶剂中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体;将中间体加入NaOH溶液中,然后加酸调节pH至酸性,再加入无水乙醇析出天冬氨酸‑丝氨酸‑赖氨酸接枝物;将天冬氨酸‑丝氨酸‑赖氨酸接枝物与水、氨基磺酸、PHMB、EDTA‑2Na及腐植酸钠混合均匀,即得。本发明的阻垢剂以天冬氨酸‑丝氨酸‑赖氨酸接枝物与水、氨基磺酸、PHMB、EDTA‑2Na及腐植酸钠为主要组分,对硫酸钙垢、碳酸钙垢、硫酸钡垢的阻垢效果好,不会产生磷酸盐垢,不会造成水体的富营养化。
Description
技术领域
本发明涉及阻垢剂技术领域,具体涉及一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用。
背景技术
在油田开采过程中,因压力变化而从油田注水中释放的二氧化碳与油层中的钙离子会结合并反应,在油井的抽油泵、油管等位置处形成碳酸钙垢,堵塞注水管道,从而影响注水能力,限制油田的开采。
现有技术主要通过含磷阻垢剂处理油田设备中的碳酸钙垢,如聚磷酸金属盐等。但这种阻垢剂易水解,需要较为频繁地投加阻垢剂,阻垢剂消耗量大。另一方面,聚磷酸金属盐水解产生的正磷酸根离子还可能生成磷酸钙垢,阻垢效果不理想。
发明内容
针对现有油田阻垢剂含磷导致的易水解及生产磷酸钙垢的技术问题,本发明提供一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用,本发明提供一种以天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物与水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠为主要组分的阻垢剂,对硫酸钙垢、碳酸钙垢、硫酸钡垢的阻垢效果好,无磷不会产生磷酸盐垢,不会造成水体的富营养化。
第一方面,本发明提供一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水及催化剂加入溶剂中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体;
(2)将中间体加入NaOH溶液中,然后加酸调节pH至酸性,再加入无水乙醇析出天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物;
(3)将天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物与水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠混合均匀,即得。
进一步的,所述催化剂为氯化铵,所述溶剂为NMP。
进一步的,所述马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水与催化剂的摩尔比为1~2:1~2:1~2:1~2:0.1~0.5,其中氨水的用量以N计。
进一步的,所述步骤(1)的微波辐射参数为:功率900~1200W、频率2450MHz、时间5~15min。
进一步的,所述步骤(2)具体为:
将中间体加入NaOH溶液中水解8~12h,然后加入HCl溶液调节水解体系pH值至3~5,然后加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并烘干,得到天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物。
进一步的,所述步骤(3)中天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠的质量比为15~25:42~70:3~5:1~8:2~5:9~15。
第二方面,本发明提供一种采用上述制备方法制得的环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂。
第三方面,本发明提供一种上述环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂在油田设备阻垢上的应用。
进一步的,所述油田设备包括油管、抽油泵和/或注水管道。
本发明的有益效果在于:
本发明提供一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂,原料不含磷,一方面可以减少阻垢过程中形成更难清除的磷酸钙垢,同时还避免了处理后水体中含磷导致的水体富营养化问题;天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物上的官能团对金属离子具有螯合能力,可使水垢如CaCO3生长过程中发生畸变,趋向于生成粒径更小、结构更疏松的晶体,从而达到缓蚀、阻垢的目的,而且本发明所使用的天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物相比于天冬氨酸、丝氨酸、赖氨酸单剂或两两的混合物,阻垢效果更强;使用EDTA-2Na及腐植酸钠,钠离子可与水中的该离子或镁离子等进行交换,起到软化水质的作用;使用PHMB,增加阻垢剂杀菌效果,减少水中细菌对油田设备的腐蚀作用。
第二方面,本发明提供一种上述无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,以马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水为原料,采用微波辐射法一步制备天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物,减少了马来酸酐先单独制备天冬氨酸的工序或降低了原料的购买成本,工艺步骤简单。
第三方面,本发明还提供一种上述无磷缓蚀阻垢剂的应用,该无磷缓蚀阻垢剂可用于处理油管、抽油泵或注水管道等油田设备中的CaCO3等沉淀。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将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,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
(1)将马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水及氯化铵加入NMP中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体,其中马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水(以N计)、催化剂、NMP的用量比为1mol:1mol:1mol:2mol:0.1mol:300mL,微波辐射参数为:功率900W、频率2450MHz、时间15min;
(2)将中间体加入NaOH溶液中水解8h,然后使用1M HCl调节pH至5,再加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并于40℃下烘干,得到天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物;
(3)按质量比为15:70:3:1:2:9称取天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂。
实施例2
一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
(1)将马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水及氯化铵加入NMP中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体,其中马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水(以N计)、催化剂、NMP的用量比为1mol:2mol:2mol:1mol:0.5mol:300mL,微波辐射参数为:功率1200W、频率2450MHz、时间10min;
(2)将中间体加入NaOH溶液中水解12h,然后使用1M HCl调节pH至3,再加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并于40℃下烘干,得到天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物;
(3)按质量比为25:42:5:8:5:15称取天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂。
实施例3
一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
(1)将马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水及氯化铵加入NMP中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体,其中马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水(以N计)、催化剂、NMP的用量比为1mol:2mol:2mol:1mol:0.5mol:300mL,微波辐射参数为:功率1200W、频率2450MHz、时间12min;
(2)将中间体加入NaOH溶液中水解12h,然后使用1M HCl调节pH至3,再加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并于40℃下烘干,得到天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物;
(3)按质量比为22:55:3:5:3:12称取天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂。
对比例1
一种无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
按质量比为22:55:3:5:3:12称取天冬氨酸、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得。
对比例2
一种无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
按质量比为22:55:3:5:3:12称取氨基酸混合物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得,其中氨基酸混合物为质量比1:2:2的天冬氨酸、丝氨酸、赖氨酸。
对比例3
一种无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
(1)将马来酸酐、丝氨酸、氨水及氯化铵加入NMP中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体,其中马来酸酐、丝氨酸、氨水(以N计)、催化剂、NMP的用量比为1mol:4mol:1mol:0.5mol:300mL,微波辐射参数为:功率1200W、频率2450MHz、时间12min;
(2)将中间体加入NaOH溶液中水解12h,然后使用1M HCl调节pH至3,再加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并于40℃下烘干,得到天冬氨酸-丝氨酸接枝物;
(3)按质量比为22:55:3:5:3:12称取天冬氨酸-丝氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得。
对比例4
一种无磷缓蚀阻垢剂,按照如下制备方法制得:
(1)将马来酸酐、赖氨酸、氨水及氯化铵加入NMP中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体,其中马来酸酐、赖氨酸、氨水(以N计)、催化剂、NMP的用量比为1mol:4mol:1mol:0.5mol:300mL,微波辐射参数为:功率1200W、频率2450MHz、时间12min;
(2)将中间体加入NaOH溶液中水解12h,然后使用1M HCl调节pH至3,再加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并于40℃下烘干,得到天冬氨酸-赖氨酸接枝物;
(3)按质量比为22:55:3:5:3:12称取天冬氨酸-赖氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠,混合均匀后即得。
按照行业标准SY/T 5673方法评价实施例1-3、对比例1-4各无磷缓蚀阻垢剂的性能,测定结果如下表1所示。
表1各无磷缓蚀阻垢剂的阻垢率
项目 | 硫酸钙垢 | 碳酸钙垢 | 硫酸钡垢 |
实施例1 | 92.3% | 93.8% | 90.7% |
实施例2 | 95.8% | 94.4% | 92.5% |
实施例3 | 99.0% | 99.1% | 98.8% |
对比例1 | 63.2% | 60.0% | 62.1% |
对比例2 | 82.6% | 82.2% | 80.4% |
对比例3 | 80.2% | 81.1% | 80.2% |
对比例4 | 79.5% | 82.4% | 83.1% |
可以看出,本发明提供的环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂相比于其他无磷缓蚀阻垢剂对硫酸钙垢、碳酸钙垢及硫酸钡垢的阻垢效果更好。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水及催化剂加入溶剂中混合均匀,然后采用微波辐射法制备中间体;
(2)将中间体加入NaOH溶液中,然后加酸调节pH至酸性,再加入无水乙醇析出天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物;
(3)将天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物与水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠混合均匀,即得;
其中,所述催化剂为氯化铵,所述溶剂为NMP。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述马来酸酐、丝氨酸、赖氨酸、氨水与催化剂的摩尔比为1~2:1~2:1~2:1~2:0.1~0.5,其中氨水的用量以N计。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)的微波辐射参数为:功率900~1200W、频率2450MHz、时间5~15min。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)具体为:
将中间体加入NaOH溶液中水解8~12h,然后加入HCl溶液调节水解体系pH值至3~5,然后加入无水乙醇脱水,过滤后收集滤渣并烘干,得到天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中天冬氨酸-丝氨酸-赖氨酸接枝物、水、氨基磺酸、PHMB、EDTA-2Na及腐植酸钠的质量比为15~25:42~70:3~5:1~8:2~5:9~15。
6.一种采用如权利要求1~5任一所述的制备方法制得的环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂。
7.一种如权利要求6所述的环境友好型油田专用无磷缓蚀阻垢剂在油田设备阻垢上的应用。
8.如权利要求7所述的应用,其特征在于,所述油田设备包括油管、抽油泵和/或注水管道。
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