新型管道防垢劑的室內篩選及評價

喬 林 鄭修剛 石建麗 李華斌 蘇花衛 劉 露

新型管道防垢劑的室內篩選及評價

喬 林1 鄭修剛2 石建麗3 李華斌1 蘇花衛4 劉 露1

1成都理工大學能源學院 2中國石油長慶油田分公司超低滲透第二項目部五蛟作業區3中國石化西南油氣分公司銷售運行處 4承德石油高等專科學校

結垢是油田水水質控制中遇到的最嚴重問題之一，其主要發生在整個生產和集輸過程中。通過對PB、DT、ED、AT、BH、HE 6種防垢劑進行篩選表明，隨著防垢劑溶液濃度的增加，絡合離子含量也逐漸增加，從而使得沉積物含量逐漸減少。其中當防垢劑ED溶液和BH溶液濃度為15 mg/L時，防垢效果最為理想。對篩選出來的防垢劑ED溶液和BH溶液進行評價，ED溶液具有較好的緩蝕性和較理想的防垢作用，并且該防垢劑具有一定的緩蝕性和較好的防垢性。

防垢劑；防垢率；緩蝕率；集輸

結垢是油田水水質控制中遇到的最嚴重問題之一，其主要發生在整個生產和集輸過程中[1-2]。結垢會給生產帶來嚴重危害：①由于水垢是熱的不良導體，水垢的形成大大降低了傳熱效果[3]；②水垢的沉積會引起設備和管道的局部腐蝕，并在短期內穿孔；③水垢還會降低水流截面積，增大了水流阻力和輸送能量，增加了清洗費用和停產檢修時間[4]。研究防垢對油田生產和集輸具有重要意義。

1 室內實驗的材料和方法

1.1 實驗材料

實驗器材：電子天平、電熱恒溫干燥箱、堿式滴定管、燒杯、三角瓶、玻璃棒、防垢掛片（N80鋼）、滴定管、絲口瓶、游標卡尺。

實驗用水：春光區塊采出水，礦化度高達92 802.9 mg/L，鈣鎂離子含量1 476.2 mg/L，水型為CaCl2，pH值6.7。

化學藥劑：鉻黑T指示液、氫氧化鉀、乙二胺四乙酸二鈉、氨一氯化氨緩沖溶液、鈣一羧酸指示劑、石油醚、無水乙醇、氫氧化鈉、酸清洗液、標準滴定溶液、防垢劑。

1.2 實驗步驟

用春光區塊采出水與6種防垢劑（PB、BH、HE、AT、DT、ED）分別配制為有效濃度50 mg/L的母液待用，然后用采出水分別稀釋濃度為0、2、4、6、7、8、9、10、13和15 mg/L的25 mL溶液，并依次編號。溶液配制好后在相同條件下攪拌2 min，放入90℃恒溫箱內恒溫2 h后取出。用EDTA絡合滴定法分別測定上述燒杯水樣中Ca2+、 Mg2+、Ba2+含量。選出每個區塊的最佳防垢劑及最佳濃度，進行腐蝕掛片及防垢掛片實驗，進一步評價所選防垢劑的阻垢性能。

2 結果與分析

2.1 體系的篩選

隨著防垢劑濃度的增加，溶液中絡合鈣離子量也隨之增加，即水中沉淀量隨防垢劑濃度的加大而減少，當增加到一定值后趨于平衡，繼續增加防垢劑濃度，絡合離子量上升幅度小。從不同濃度下絡合鈣離子量可看出，ED和BH的防垢溶液能使絡合鈣離子量增加相對明顯并穩定。

隨著防垢劑濃度的增加，絡合離子量隨之增加，從而減低了結垢風險。6種防垢劑整體防垢率從小到大為：DT防垢率為4%～62%，PB防垢率為11%～57%，HE防垢率為42%～71%，AT防垢率為45%～72%，BH防垢率為46%～90%，ED防垢率為69%～96%。說明ED和BH防垢效果要優于其他防垢劑。

2.2 防垢劑的評價

2.2.1 腐蝕率和緩蝕率分析

為了防止防垢劑加重對管道的腐蝕，對防垢劑必須進行腐蝕率和緩蝕率測定與評價。

依據篩選出的最佳防垢劑（15 mg/L的ED溶液和BH溶液）按實驗步驟測定其腐蝕率及緩蝕率，進一步評價所選防垢劑的防垢性能。由平均腐蝕速率公式計算出掛片在采出水樣中平均腐蝕率為0.131 mm/a，在濃度為15 mg/L的DE溶液和BH溶液中腐蝕率分別為0.012 6 mm/a和0.031 3 mm/a，其緩蝕率分別為0.39%和0.97%。因此15 mg/L的ED防垢效果最好，并且具有較好的緩蝕性，在管道中使用不會加重腐蝕性。

圖1 掛片在溶液體系中隨時間變化的結垢量

2.2.2 污垢沉積速率

由污垢沉積速率公式計算出掛片在采出水樣中的月污垢沉積率為0.072 49 mg/cm2，在濃度為15 mg/L的BH和ED溶液中月污垢沉積速率為別為0.039 89 mg/cm2和0.021 89 mg/cm2。由圖1可以看出，隨著時間的增加，掛片在采出水樣中、15 mg/L的ED溶液及15 mg/L的BH溶液中結垢量均增加，其中在ED防垢劑溶液中結垢增加量最少，說明該防垢劑具有較理想的防垢作用。

3 結論

（1）通過對6種防垢劑進行篩選表明，隨著防垢劑溶液濃度的增加，絡合離子含量也逐漸增加，而沉積物的量在逐漸在減少；其中當防垢劑ED溶液和BH溶液濃度為15mg/L時，防垢效果最為理想。

（2）對篩選出來的防垢劑ED溶液和BH溶液進行評價，ED溶液具有較好的緩蝕性和較理想的防垢作用。

[1]崔黎黎．勝利油田阻垢劑技術研究[D]．杭州：浙江大學，2002.

[2]許亮．長慶氣田含醇污水腐蝕結垢機理研究[D]．西安：西安石油大學，2008.

[3]麻金海．鋇鍶垢防治技術研究[D]．杭州：浙江大學，2003.

[4]汪小君．貝中油田油井結垢預測與防垢劑的篩選[J]．油氣田地面工程，2012，31（11）：31-32.

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.024