CN1220749C - 井下固体防蜡阻垢剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油田采油井化学清防蜡、防垢技术领域的井下固体防蜡阻垢剂。解决了对油井清蜡除垢效果差的问题。该发明根据油井的结蜡、结垢规律，有针对性的选择几种化学药剂，利用一些高分子化学材料的缓释特点，制成满足要求的固体形态，连接在抽油泵的下端，在作业施工时一次下入，随井底油流的冲洗缓慢溶解，溶解下的防蜡和防垢剂组分完全作用到油管和抽油泵内部，可以有效的抑制蜡分子的集结长大和垢的沉积，使蜡晶颗粒和垢保持微小分散状态，随油流一起抽出地面，从而达到防垢、防蜡的目的。

Description

井下固体防蜡阻垢剂
技术领域
本发明涉及油田采油井化学清防蜡、防垢技术领域，属于井下固体防蜡阻垢剂。
背景技术
油田油井结垢结蜡日趋严重，同时结垢形态也从无机垢向有机垢转变，治理难度加大。就大庆第一油矿为例，截止2000年底全矿共有结垢井点229口，占开井数的60％，其中无机垢142口，有机垢87口。油井结垢结蜡给油田开发带来巨大的作业工作量，同时影响油田产量和加大了成本损耗，使检泵周期和综合返工率指标大幅度下降。2000年因垢检泵73井次，占总检泵井次的20.3％，检泵周期只有364天。综合返工率达32％。虽然在防垢防蜡方面手段较多，但都存在许多问题，如化学清防垢、防蜡(液体除垢剂、阻垢剂)成本高，利用率低，不环保；机械清防垢效果差；点滴加药清蜡、防垢要上提泵挂影响油井产量，对有机垢除垢效果差，有效期短。
发明内容
为了克服现有技术对油井清蜡除垢效果差的不足，本发明提供了井下固体防蜡阻垢剂，该技术根据油井的结蜡、结垢规律，有针对性的选择几种化学药剂，利用一些高分子化学材料的缓释特点，制成满足要求的固体形态，连接在抽油泵的下端，在作业施工时一次卜入，随井底油流的冲洗缓慢溶解，溶解下的防蜡和阻垢剂组分完全作用到油管和抽油泵内部，可以有效的抑制蜡分子的集结长大和垢的沉积，使蜡晶颗粒和垢保持微小分散状态，随油流一起抽出地面，防蜡、阻垢好。
本发明所采用的技术方案是：该井下固体防蜡阻垢剂包括防蜡剂、阻垢剂，而防蜡剂由乙烯醋酸乙烯醋共聚物56.6％、高压聚乙烯37.7％、5.7％的表面活性剂(其配比是尼纳尔∶AEO-7∶烷基苯磺酸钠＝1∶2.5∶1)组成；阻垢剂由氨基三甲叉磷酸(浓度为10ppm)、聚丙烯酸钠(浓度为15ppm)组成。
上述的氨基三甲叉磷酸、聚丙烯酸纳两种药剂配比为1∶1，阻垢剂浓度为4.0-10.0mg/L，防蜡剂与阻垢剂配比为70∶30，温度在30-100℃。
本发明可达到的有益效果是：由于该发明采用的成分氨基三甲叉磷酸属于有机磷酸类阻垢剂，可有效的起到了阻垢的作用；聚丙烯酸钠属于阴离子聚合压聚乙烯由于有着与石蜡分子相同的链节结构，其分子可以进入生长的蜡结晶中，靠空间障碍作用阻止蜡晶长大而起到防蜡作用，又不易溶，对乙烯醋酸乙烯醋共聚物和高压聚乙烯这两种高分子进行防蜡效果评价。为了找出上述三种原料对制成品防蜡率的影响和最佳用量，进行了如下实验，防蜡剂最佳的配方(重量百分比)如下：
乙烯醋酸乙烯共聚物56.6％和高压聚乙烯37.7％和5.7％的表面活性剂，其配比是(尼纳尔)∶(AEO-7)∶(烷基苯磺酸钠)＝1∶2.5∶1。
复配表面活性剂浓度20ppm时，阻垢剂浓度在4--20ppm范围内的阻垢剂对防蜡剂防蜡率影响试验效果见下表：
活性剂浓度(ppm) 阻垢剂浓度(ppm)     防蜡率(％)
    20     4     67.26
    20     10     68.20
    20     20     66.58
从上表可看出，阻垢剂对复配表面活性剂防蜡率基本没有影响。
固体防蜡阻垢剂溶解速度试验：
为了使同体防蜡阻垢剂防止油井中结蜡结垢，除了要求具有较高的防蜡阻垢率外，如何控制好其在井液中的溶解速度是一个十分关键的问题。根据防蜡阻垢试验，防蜡防垢块的溶解速度应以井液中防蜡阻垢剂的含量在16mg/L为较理想。而防蜡阻垢块的溶解速度又与井液产量、防蜡阻垢块结构、井底温度等多种因素有关。在井况及防蜡阻垢块结构一定的条件下，影响防蜡防垢块溶解速度的主要因素是其中的防蜡剂与阻垢剂的配比。经过大量试验筛选出了防蜡剂与阻垢剂配比为70∶30的防蜡阻垢块，并进行了室内动态溶解速率试验。
动态溶解速率试验在动态模拟试验装置上进行，其目的是为了测定在井液流经防蜡防垢块条件下其溶解速率，试验中所用防蜡防垢块是应用相似原理制成，因此，试验结果更能反映现场实际情况。首先将防蜡防垢块放入筒中，然后启动泵，吸入池内的井液始终保持在40-45℃范围内，每隔12小时取出样品称重，每次称得重量与上次之差即为此12小时内的溶解量。
数据说明，防蜡阻垢块在井液中可以均匀溶解，并且井液中防蜡防垢剂浓度可保持在16mg/L左右。材料的溶解速度最后达到稳定，只要控制好加入量，按每口井每天产液量5吨，含水50％计算，450天产液2250吨，防垢防蜡剂的最佳浓度为16ppm，所以每口井需36公斤药剂，可以达到使用周期450天的要求。
物类阻垢剂，可起到了阻垢作用。乙烯醋酸乙烯醋共聚物防蜡效果可达98％，是最常用的防蜡材料之一；而高压聚乙烯有着与石蜡分子相同的链节结构，其分子可以进入生长的蜡结晶中，靠空间障碍作用阻止蜡晶长大而起到防蜡作用，又不易溶，对乙烯醋酸乙烯醋共聚物和高压聚乙烯这两种高分子进行防蜡，效果更好。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的说明：
该井下固体防蜡阻垢剂包括二部分，其一是阻垢剂的复配，氨基三甲叉磷酸，浓度为10ppm和聚丙烯酸钠，浓度为15ppm，两种药剂配制而成，配比为1∶1；而氨基三甲叉磷酸属于有机磷酸类阻垢剂，它是利用络合作用机理起阻垢作用的，当氨基三甲叉磷酸进入到水中，它会把水中的Ca2+变成可溶性的络合离子，从而抑制了阳离子和阴离子的结合，并且还能和已经形成的CaCO3晶体颗粒中的Ca2+形成稳定的络合物，使这些晶体颗粒难以接触，不能形成晶体沉淀，从而有效的起到了阻垢的作用。聚丙烯酸钠属于阴离子聚合物类阻垢剂，它是利用絮凝原理起阻垢作用的，当聚丙烯酸钠进入到水中把水中游离的CaCO3晶体颗粒吸附到自己的链条上，限制了晶体颗粒的自由移动，使它们失去了碰撞形成沉淀的机会，从而起到了阻垢作用。
防垢剂不同含量(1.5mg/L-20.0mg/L)下对防垢率的影响试验表：
防垢剂含量(mg/L)     结垢量(g)     防垢率(％)
    1.5     5.51     54.1
    2.0     4.64     61.4
    4.0     0.72     94.0
    6.0     0.19     98.4
    8.0     1.30     97.5
    10.0     1.16     90.3
    20.0     1.39     88.4
上表数表明，当阻垢剂浓度为4.0-10.0mg/L范围内时，阻垢率可达90.3％-98.4％，平均防垢率为94％，阻垢效果很好。但阻垢剂含量过高时，阻垢效果却有所下降。这是由于阻垢剂的″溶限效应″所致。
其二是防蜡剂复配，由乙烯醋酸乙烯醋共聚物56.6％和高压聚乙烯37.7％和5.7％的表面活性剂，其配比是(尼纳尔)∶(AEO-7)∶(烷基苯磺酸钠)＝1∶2.5∶1构成，乙烯醋酸乙烯醋共聚物防蜡效果可达98％，是最常用的防蜡材料之一；高
实施例1：将上述复配的防蜡剂：乙烯醋酸乙烯醋共聚物56.6％、高压聚乙烯37.7％、5.7％的表面活性剂(其配比是尼纳尔∶AEO-7∶烷基苯磺酸纳＝1∶2.5∶1)，阻垢剂浓度含量为4mg/L，防蜡剂、阻垢剂按70∶30经固化制成固体形态的内置防蜡阻垢剂，壳体选用3寸油管作为主体，为防止使用后期药块坍塌，内衬中心管，药块两端用挡片固定，防蜡阻垢剂两端采用油管接头，方便与井下管柱连接，其长2.5米，每口井下2个，置于筛管上部。防蜡阻垢剂形状为圆柱形外径74mm，内径38mm，厚度为40mm。
实施例2：将上述复配的防蜡剂：乙烯醋酸乙烯醋共聚物56.6％、高压聚乙烯37.7％、5.7％的表面活性剂(其配比是尼纳尔∶AEO-7∶烷基苯磺酸纳＝1∶2.5∶1)，阻垢剂浓度含量为6mg/L，防蜡剂、阻垢剂按70∶30经固化制成固体形态的外置防蜡阻垢剂型由挡板、中心管、药剂、接头四部分组成，其长2.5米，每口井下2个，置于筛管下部。防蜡阻垢剂形状为圆柱形外径74mm，内径38mm，厚度为40mm(最佳实施例)。
实施例3：将上述复配的防蜡剂：乙烯醋酸乙烯醋共聚物56.6％、高压聚乙烯37.7％、5.7％的表面活性剂(其配比是尼纳尔∶AEO-7∶烷基苯磺酸纳＝1∶2.5∶1)，阻垢剂浓度含量为10mg/L，防蜡剂、阻垢剂按70∶30经固化制成固体形态的内置防蜡阻垢剂、外置防蜡阻垢剂，按实施例1-2的情形所述制成，置于井下。
防蜡阻垢剂应用情况见附表一：10口井措施前共因垢检泵20井次平均单井2井次。其中三次3口；两次4口；一次3口。10口井因垢检泵周期342天，本次措施时，10口井作业现场结垢都十分严重，并且有8口井因垢作业(垢卡6口，垢漏2口)。
开始在10口井应用井下固体防垢剂(其中内置式7口，外置式3口，见附表2)。应用后井筒除3个月高压热洗一次外(热洗入口温度不超过100℃)，不再采取任何清防垢、清防蜡措施。
井下固体防蜡阻垢剂实施井井筒维护情况统计表见附表三。
                        防蜡阻垢剂应用现场情况统计表               附表一
  序号     井号   检泵周期      因垢 措施时作业现场情况                    措施后检泵井   免修期(天) 备注
作业次数 平均检泵周期
检泵日期   检泵周期 现场情况
1 84-88 208 3 344 12根杆管结垢，管外垢5毫米，杆1毫米，垢漏 02.10.23 348 泵上11根管偏磨，第六根磨漏防垢器上轻微结垢杆管无垢 221 检后下入
2 83-Y79 422 2 357 丝扣漏，杆管结垢严重 03.3.18 486 泵上第二根杆腐蚀断。管外壁结垢管内壁杆无垢 124 检后未下改化学清防垢
3 80-72 363 3 483 泵上105根杆断，活塞被垢卡死 03.4.5 400 泵上第五根管偏磨漏 56 下点滴器
4 95-Y71 246 2 246 凡尔罩断，活塞被垢卡死 03.3.10 485 第35根油管出口子，结垢 82 未下，改化学清防垢
5 104-74 452 2 340 垢卡尾管被垢堵死 563
6 80-58 255 3 319 杆管结垢严重，垢卡 540
7 93-Y57 25 1 25 泵上第九根杆磨脱，杆管结垢 550
  8     96-50     217     1     217 垢卡   561
9 84-68 375 2 503 活塞镀镍磨黑，垢漏，杆管结垢 502
10 80-82 588 1 588 90-98根杆结垢，垢卡检泵 365
       合计     3151     20     3422 垢卡6口；垢漏2口；结垢井2口   1719   3564
       平均     315     2     342   429   356
上表中10口实施井检泵4口，平均检泵周期从措施前310天到430天，延长了120天，未检泵的6口井从措施前检泵周期318天到目前免修期514天，延长196天。10口井检泵周期从315天到480天，延长165天。
                    井下固体防蜡阻垢剂实施井情况统计表         附表二
序号 井号                          措施前                           措施后
  液(t)   油(t)   含水(％)   沉没度(m) 功图   液(t)   油(t)   含水(％)   沉没度(m) 功图
1     84-88   2.3   1.3   44.3   41.20 正   4.5   1.8   60.7   36.04 不
2     83-Y79   2.1   1.0   51.9   12.90 正   3.2   1.9   41.2   14.38 不
3     80-58   2.2   1.2   46.7   13.40 不   2.9   2.6   9.0   10.58 不
4     104-74   5.5   4.2   24.4   2.10 不   5.6   4.3   22.8   37.54 不
5     95-Y71   3.2   2.7   17.0   55.30 不   4.1   3.5   137.0   24.2 不
6     93-Y57   1.5   1.3   13.0   28.80 不   1.3   1.2   5.0   15.13 不
7     96-50   1.5   0.9   37.3   5.70 不   1.5   1.0   36.0   45.62 不
8     84-68   4.6   2.7   41.1   33.09 正   3.7   2.7   27.5   30.84 不
9     80-72   8.1   7.8   4.0   19.32 不   5.6   4.9   12.0   27.55 不
10     80-82   3.7   3.6   4.0   12.52 不   4.5   4.3   4.6   18.2 不
    合计   37.4   26.7   27.0   224.33   36.9   28.2   30.0   260.08
    平均   3.7   2.7   22.4   3.7   2.8   26.0
        井下固体防蜡阻垢剂实施井井筒维护情况统计表      附表三
    序号 井号                      措施前     措施后高压热洗
    清防蜡       清防垢     高压热洗     次数 周期
  周期   药量     周期     药量
    1     84-88   30   200     60     200     185     4 113
    2     83-Y79   20   200     60     200     191     5 92
    3     80-58   20   200     60     200     203     5 97
    4     104-74   20   200     60     200     150     5 91
    5     95-Y71   10   200     60     200     185     5 92
    6     93-Y57   10   200     60     200     158     4 108
    7     96-50   20   200     60     200     152     5 91
    8     84-68   30   200     60     200     176     4 99
    9     80-72   30   200     60     200     190     4 80
    10     80-82   30   200     60     200     240     3 99
       合计   220   2000     600     2000     1830     44 962
       平均   22   200     60     200     183     4.4 96

Claims (2)

1、一种井下固体防蜡阻垢剂，其特征是它包括防蜡剂、阻垢剂，而防蜡剂由乙烯醋酸乙烯醋共聚物56.6％、高压聚乙烯37.7％、5.7％的表面活性剂组成，其中表面活性剂是由尼纳尔、AEO-7、烷基苯磺酸钠按1∶2.5∶1组成的；阻垢剂由氨基三甲叉磷酸、聚丙烯酸钠组成，防蜡剂与阻垢剂配比为70∶30。
2、根据权利要求1所述的一种井下固体防蜡阻垢剂，其特征在于氨基三甲叉磷酸、聚丙烯酸钠两种药剂配比为1∶1。
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