CN114806526B

CN114806526B - 一种高温稳定的乳液井筒清洗剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN114806526B
Application number: CN202210380335.5A
Authority: CN
Inventors: 孙永涛; 王传军; 吴春洲; 宁永庚; 孙玉豹; 王少华; 张卫行; 林涛; 蔡俊; 刘亚琼; 肖洒
Original assignee: China Oilfield Services Ltd
Current assignee: China Oilfield Services Ltd
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-11-14
Anticipated expiration: 2042-04-12
Also published as: CN114806526A

Abstract

本发明属于石油工业用化学品技术领域，特别是涉及一种高温稳定的乳液井筒清洗剂及其制备方法和应用。本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂，按重量百分比计，包括：重芳烃溶剂S150 5％～50％；表面活性剂1％～20％渗透剂1％～10％；互溶剂1％～10％；两亲型片状纳米材料0.05％～0.5％及余量的水。本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂在80℃条件下稳定90天，高温稳定性强，满足高温深井井筒清洗的需要。

Description

一种高温稳定的乳液井筒清洗剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于石油工业用化学品技术领域，特别是涉及一种高温稳定的乳液井筒清洗剂及其制备方法和应用。

背景技术

油井产出液在井筒流动过程中，由于温度和压力的变化，原油中的胶质沥青质以及蜡质易沉积在油管内壁中，形成有机垢，特别是在重质稠油中，这种现象更为明显。有机垢的形成将会造成井筒缩径，泵堵，泵效降低，举升困难等问题。目前常用的清洗井筒有机垢的方法主要有两种，一种是用柴油或直接用有机溶剂浸泡，柴油等浸泡时间长，溶有机垢效果欠佳，浪费能源，污染环境，有机溶剂挥发性和毒性强，闪点低，安全性不足。另一种方法是利用表面活性剂水洗，这种方法操作方便，安全可靠，但需要表面活性剂与有机垢充分接触，适用于有机垢堵塞不太严重的油井，并不适用于重质稠油井的井筒清洗。

同时，常规高温稳定的乳液井筒清洗剂高温稳定性差，不能长时间放置，也无法满足高温深井井筒清洗的需要。因此寻找一种针对重质稠油井筒有机垢堵塞的高效安全、高温稳定性好的清洗剂成了当今采油工作者关心和亟需研究的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种高温稳定的乳液井筒清洗剂及其制备方法和应用。

具体的，本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂，按重量百分比计，包括：

优选的，上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，按重量百分比计，包括：

进一步优选的，上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，按重量百分比计，包括：

上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，所述表面活性剂包括：脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠。

上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，所述渗透剂包括：脂肪醇聚氧乙烯醚。

上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，所述互溶剂包括：乙二醇单丁醚。

上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，所述两亲型片状纳米材料包括：甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯。

另一方面，本发明提供的高温稳定的乳液井筒清洗剂的制备方法，包括：

(1)将互溶剂、表面活性剂依次添加于水中，搅拌至完全溶解；

(2)在搅拌下添加重芳烃溶剂S150；

(3)加入渗透剂，继续搅拌至不分层；

(4)加入两亲型片状纳米材料，高速搅拌，得到高温稳定的乳液井筒清洗剂。

上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂的制备方法，所述高速搅拌包括：采用高速搅拌机于3万转/分钟条件下搅拌5min。

又一方面，本发明还提供了上述的高温稳定的乳液井筒清洗剂在清洗重质稠油井中的应用。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂在80℃条件下稳定90天，高温稳定性强，能够满足高温深井井筒清洗的需要；

(2)本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂，溶沥青速率在2mg/(mL·min)以上，溶解石蜡速率在2.2mg/(mL·min)以上，洗油率高达99％，适用于清洗重质稠油井井筒有机垢堵塞物；

(3)本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂，既能高效清除井筒有机垢，又能保障药剂安全可靠，不会对环境和人身造成伤害。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

本文使用的术语“该”“所述”“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的对象。术语“优选的”“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

具体的，本发明提供的高温稳定的乳液井筒清洗剂，按重量百分比计，包括：重芳烃溶剂S150 5％～50％、表面活性剂1％～20％、渗透剂1％～10％、互溶剂1％～10％、两亲型片状纳米材料0.05％～0.5％和余量的水。

本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂，通过采用特定含量的上述成分，既能高效清除井筒有机垢，又能保障药剂安全可靠，不会对环境和人身造成危害。

下面对本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂的各组分做详细介绍。

重芳烃溶剂S150

重芳烃溶剂S150为胶质沥青质以及蜡质的良好溶剂，能够削弱分子间的作用力，快速有效地溶解井筒有机垢。

当本发明的清洗剂中重芳烃溶剂S150的含量小于上述含量的最小值时，则溶沥青及溶蜡效果变差，药剂的作用效果无法保障，当重芳烃溶剂S150的含量大于上述含量的最大值时，则不易形成稳定的乳液形态，药剂安全性无法保障，且体系成本进一步增高。

优选的，当本发明的清洗剂中重芳烃溶剂S150的含量为5％～10％时，清洗效果较佳。

进一步优选的，当本发明的清洗剂中重芳烃溶剂S150的含量为7％～9％时，清洗效果最好。

表面活性剂

表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。

优选的，本发明的表面活性剂为聚醚羧酸盐类阴非离子表面活性剂。

进一步优选的，本发明的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，借此降低油水界面张力，促进胶束对油相的增溶，对有机垢中胶质沥青质的溶解起到促进作用。

当本发明的清洗剂中表面活性剂的含量小于上述含量的最小值时，则无法形成稳定胶束，不能实现其对油相的增溶，当表面活性剂的含量大于上述含量的最大值时，则表面活性剂在水中的溶解性变差，且会进一步加大体系成本。

优选的，当本发明的清洗剂中表面活性剂的含量为2％～5％时，清洗效果较佳。

进一步优选的，当本发明的清洗剂中表面活性剂的含量为3％～4％时，清洗效果最优。

渗透剂

渗透剂具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降。

在一些优选的实施方式中，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。当有机溶剂溶解有机垢时，脂肪醇聚氧乙烯醚能够达到堵塞物深部，促进重芳烃溶剂S150和表面活性剂进一步溶解有机垢，同时还能防止溶解后的胶质沥青质再度发生聚并析出。

当本发明的清洗剂中渗透剂的含量小于上述含量的最小值时，则重芳烃溶剂不易进入有机垢内部，溶沥青效果变差；当渗透剂的含量大于上述含量的最大值时，则溶液粘度较大，渗透效果变差。

优选的，当本发明的清洗剂中渗透剂的含量为3％～5％时，清洗效果较佳。

进一步优选的，当本发明的清洗剂中渗透剂的含量为4.5％～5％时，清洗效果最优。

互溶剂

互溶剂是能使油、水相互溶解的化学剂。

在一些优选的实施方式中，所述互溶剂为乙二醇单丁醚。本发明通过采用互溶剂乙二醇单丁醚可以促使有机溶剂与水互溶，不仅降低了体系的成本，还增加了体系安全性。

当本发明的清洗剂中互溶剂的含量小于上述含量的最小值时，则油水互溶效果变差，不易形成稳定体系，安全性降低；当互溶剂的含量大于上述含量的最大值时，则互溶效果无明显增加，且会进一步增加药剂成本。

优选的，当本发明的清洗剂中互溶剂的含量为5％～7.5％时，清洗效果较佳。

进一步优选的，当本发明的清洗剂中互溶剂的含量为6％～7％时，清洗效果最优。

两亲型片状纳米材料

两亲型片状纳米材料是指一面带极性基团显亲水性、另一面带非极性基团显亲油性的片状纳米材料。

在一些优选的实施方式中，所述两亲型片状纳米材料为甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯。

本发明采用的两亲型片状纳米材料尺寸小，更易扩散吸附到固体的表面，改变润湿性，加速稠油、有机垢剥离和分散，适用于重质稠油井井筒清洗。同时两亲型纳米片材料可与表面活性剂、渗透剂形成协同作用，产生高稳油水界面膜，从而保证乳液的高温稳定性。而且，两亲型纳米片材料还可实现自动找油的作用，进一步增强化学药剂与稠油、有机沉积物的接触、分散作用。

其中，当本发明的清洗剂中两亲型片状纳米材料的含量小于上述含量的最小值时，则药剂体系不易在固体表面吸附，降低了有机垢与药剂体系的接触，且体系高温下稳定性变差；当两亲型片状纳米材料的含量大于上述含量的最大值时，则溶解效果无明显增加，且药剂成本增加，不利于现场规模应用。

优选的，当本发明的清洗剂中两亲型片状纳米材料的含量为0.1％～0.2％时，清洗效果较佳。

进一步优选的，当本发明的清洗剂中两亲型片状纳米材料的含量为0.15％～0.2％时，清洗效果最优。

本发明的高温稳定的乳液井筒清洗剂中各组分的协同作用如下：乙二醇单丁醚促进有机溶剂与水互溶，提高清洗剂的稳定性。重芳烃溶剂S150用于溶解井筒中的沥青溶沥青及溶蜡，聚醚羧酸盐类阴非离子表面活性剂促进了胶质沥青质在重芳烃溶剂S150中的溶解。脂肪醇聚氧乙烯醚用于防止溶解后的胶质沥青质再度发生聚并析出，再加上两亲型纳米片材料自动找油的作用，进一步增强了化学药剂与稠油、有机沉积物的接触、分散作用。

另一方面，基于相同的发明构思，本发明还提供了上述高温稳定的乳液井筒清洗剂的制备方法，包括：

(2)在搅拌下添加重芳烃溶剂S150；

(3)加入渗透剂，继续搅拌至不分层；

本发明清洗剂制备方法具有工艺简便易得、经济效益高的优势。

其中，制备高温稳定的乳液井筒清洗剂时采用的重芳烃溶剂S150、表面活性剂、渗透剂、互溶剂、两亲型片状纳米材料的具体种类、含量以及各成分的作用已在上文说明，在此不做重复叙述。

优选的，所述高速搅拌包括：采用高速搅拌机于3万转/分钟条件下搅拌5min。

又一方面，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂在清洗重质稠油井中的应用。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。

实施例1

1、选择合适的搅拌罐作为配液池，并配有电磁搅拌器，先加入水，其加入的比例为84.9％，再加入互溶剂乙二醇单丁醚，其加入比例为5％，最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，其加入比例为2％，搅拌使其混合均匀。

2、添加重芳烃溶剂S150，加入比例为5％，分三次添加，每次添加三分之一，需边加边搅拌；

3、加入渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，其加入比例为3％，继续搅拌至不分层；

4、向混合液中加入甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯0.1％，充分搅拌至均匀，制得高温稳定的乳液井筒清洗剂。

经检测，本实施例的高温稳定的乳液井筒清洗剂，溶沥青速率为2.1mg/(mL·min)，溶解石蜡速率为2.23mg/(mL·min)，体系闪点88℃，表面张力31mN/m，洗油率92％，在80℃条件下稳定90天。

测定方法参考标准《SYT 6300-2009采油用清防蜡技术条件》和《Q/HS YF390-2018有机解堵剂(PA-OS3)性能评价方法》。

实施例2

1、选择合适的搅拌罐作为配液池，并配有电磁搅拌器，先加入水，其加入的比例为82.63％，再加入互溶剂乙二醇单丁醚，其加入比例为5.5％，最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，其加入比例为2.5％，搅拌使其混合均匀。

2、添加重芳烃溶剂S150，加入比例为6％，分三次添加，每次添加三分之一，需边加边搅拌；

3、加入渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，其加入比例为3.25％，继续搅拌至不分层；

4、向混合液中加入甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯0.12％，充分搅拌至均匀，制得高温稳定的乳液井筒清洗剂。

经检测，本实施例的高温稳定的乳液井筒清洗剂溶沥青速率为2.11mg/(mL·min)，溶解石蜡速率为2.32mg/(mL·min)，体系闪点86℃，表面张力35mN/m，洗油率95％，在80℃条件下稳定90天。

实施例3

1、选择合适的搅拌罐作为配液池，并配有电磁搅拌器，先加入水，其加入的比例为80.38％，再加入互溶剂乙二醇单丁醚，其加入比例为6％，最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，其加入比例为3％，搅拌使其混合均匀。

2、添加重芳烃溶剂S150，加入比例为7％，分三次添加，每次添加三分之一，需边加边搅拌；

3、加入渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，其加入比例为3.5％，继续搅拌至不分层；

4、向混合液中加入甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯0.12％，充分搅拌至均匀,制得高温稳定的乳液井筒清洗剂。

经检测，本实施例的高温稳定的乳液井筒清洗剂溶沥青速率为2.63mg/(mL·min)，溶解石蜡速率为2.67mg/(mL·min)，体系闪点85℃，表面张力34mN/m，洗油率97％，在80℃条件下稳定90天。

实施例4

1、选择合适的搅拌罐作为配液池，并配有电磁搅拌器，先加入水，其加入的比例为77.84％，再加入互溶剂乙二醇单丁醚，其加入比例为6.5％，最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，其加入比例为3.5％，搅拌使其混合均匀。

2、添加重芳烃溶剂S150，加入比例为8％，分三次添加，每次添加三分之一，需边加边搅拌；

3、加入渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，其加入比例为4％，继续搅拌至不分层；

4、向混合液中加入甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯0.16％，充分搅拌至均匀,制得高温稳定的乳液井筒清洗剂。

经检测，本实施例的高温稳定的乳液井筒清洗剂溶沥青速率为3.00mg/(mL·min)，溶解石蜡速率为3.21mg/(mL·min)，体系闪点82℃，表面张力38mN/m，洗油率98％，在80℃条件下稳定90天。

实施例5

1、选择合适的搅拌罐作为配液池，并配有电磁搅拌器，先加入水，其加入的比例为75.32％，再加入互溶剂乙二醇单丁醚，其加入比例为7％，最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，其加入比例为4％，搅拌使其混合均匀。

2、添加重芳烃溶剂S150，加入比例为9％，分三次添加，每次添加三分之一，需边加边搅拌；

3、加入渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，其加入比例为4.5％，继续搅拌至不分层；

4、向混合液中加入甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯0.18％，充分搅拌至均匀,制得高温稳定的乳液井筒清洗剂。

经检测，本实施例的高温稳定的乳液井筒清洗剂溶沥青速率为2.97mg/(mL·min)，溶解石蜡速率为3.04mg/(mL·min)，体系闪点84℃，表面张力33mN/m，洗油率98％，在80℃条件下稳定90天。

实施例6

1、选择合适的搅拌罐作为配液池，并配有电磁搅拌器，先加入水，其加入的比例为72.3％，再加入互溶剂乙二醇单丁醚，其加入比例为7.5％，最后加入脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠，其加入比例为5％，搅拌使其混合均匀。

2、添加重芳烃溶剂S150，加入比例为10％，分三次添加，每次添加三分之一，需边加边搅拌；

3、加入渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚，其加入比例为5％，继续搅拌至不分层；

4、向混合液中加入甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯0.2％，充分搅拌至均匀,制得高温稳定的乳液井筒清洗剂。

经检测，采用本实施案例高温稳定的乳液井筒清洗剂溶沥青速率为3.00mg/(mL·min)，溶解石蜡速率为2.86mg/(mL·min)，体系闪点84℃，表面张力32mN/m，洗油率99％，在80℃条件下稳定90天。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims

1.一种高温稳定的乳液井筒清洗剂，其特征在于，按重量百分比计，包括：

重芳烃溶剂S1505%~50%；

表面活性剂1%~20%；

渗透剂1%~10%；

互溶剂1%~10%；

两亲型片状纳米材料0.05%~0.5%；

水余量;

其中，所述两亲型片状纳米材料为甲酰基咪唑修饰氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，其特征在于，按重量百分比计，包括：

重芳烃溶剂S1505%~10%；

表面活性剂2%~5%；

渗透剂3%~5%；

互溶剂5%~7.5%；

两亲型片状纳米材料0.1%~0.2%；

水余量。

3.根据权利要求2所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，其特征在于，按重量百分比计，包括：

重芳烃溶剂S1507%~9%；

表面活性剂3%~4%；

渗透剂4.5%~5%；

互溶剂6%~7%；

两亲型片状纳米材料0.15%~0.2%；

水余量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂包括：脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠。

5.根据权利要求1-3任一项所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，其特征在于，所述渗透剂包括：脂肪醇聚氧乙烯醚。

6.根据权利要求1-3任一项所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂，其特征在于，所述互溶剂包括：乙二醇单丁醚。

7.权利要求1-6任一项所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂的制备方法，其特征在于，包括：

（1）将互溶剂、表面活性剂依次添加于水中，搅拌至完全溶解；

（2）在搅拌下添加重芳烃溶剂S150；

（3）加入渗透剂，继续搅拌至不分层；

（4）加入两亲型片状纳米材料，高速搅拌，得到高温稳定的乳液井筒清洗剂。

8. 根据权利要求7所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌包括：采用高速搅拌机于3万转/分钟条件下搅拌5 min。

9.权利要求1-6任一项所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂或权利要求7-8任一项所述的高温稳定的乳液井筒清洗剂的制备方法制备得到的高温稳定的乳液井筒清洗剂在清洗重质稠油井中的应用。