新型油田阻垢劑的合成與性能分析

＊陳勇馬英楊曉拂楊凱劉邵楠

（1.唐山冀油瑞豐化工有限公司 河北 063200 2.冀東油田開(kāi)發(fā)技術(shù)公司 河北 063200）

新型油田阻垢劑的合成與性能分析

＊陳勇1馬英1楊曉拂1楊凱1劉邵楠2

（1.唐山冀油瑞豐化工有限公司 河北 063200 2.冀東油田開(kāi)發(fā)技術(shù)公司 河北 063200）

在油田的開(kāi)采中，受到一些因素影響，就存在著水結(jié)垢的問(wèn)題，這對(duì)油井注入以及產(chǎn)出能力會(huì)造成降低影響，對(duì)油氣田的開(kāi)采工作正常實(shí)施就有著很大的影響。本文主要就油田結(jié)垢的發(fā)展現(xiàn)狀以及原因詳細(xì)分析，然后對(duì)油田垢的類型以及阻垢劑的作用加以分析，對(duì)新型油田阻垢劑合成和性能進(jìn)行探究。

油田垢；合成；性能

油田在實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中，結(jié)垢的質(zhì)量問(wèn)題對(duì)油田的生產(chǎn)秩序就有著很大的影響，會(huì)縮短油田的壽命。油田的各種類型垢當(dāng)中，硫酸壩垢是比較突出的，也是比較難消除的油田垢型。通過(guò)從理論上深化新型油田垢的研究，對(duì)阻垢劑的合成性能分析，對(duì)解決實(shí)際的問(wèn)題就有著積極意義。

1.油田結(jié)垢的發(fā)展現(xiàn)狀以及原因分析

(1)油田結(jié)垢的發(fā)展現(xiàn)狀分析

油田的開(kāi)采過(guò)程中，在進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)中都存在著不同程度的結(jié)垢問(wèn)題，在對(duì)油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入到中后期的時(shí)候，在含水量比較高的環(huán)節(jié)，結(jié)垢的現(xiàn)象就會(huì)更加的嚴(yán)重。油田結(jié)垢的問(wèn)題會(huì)造成油氣儲(chǔ)層的損害，以及油水井的井筒以及設(shè)備腐蝕損壞等問(wèn)題發(fā)生。對(duì)油氣田的正?；_(kāi)采有著很大影響，這無(wú)形中就增加了油田開(kāi)采的成本，為開(kāi)發(fā)企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。在我國(guó)的油田開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)油田結(jié)垢的現(xiàn)象報(bào)道的數(shù)量在不斷增加，從我國(guó)的諸多油田開(kāi)采的顯子昂來(lái)看，在長(zhǎng)慶油田以及大慶油田等，實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中，都存在著不同程度的結(jié)垢損害。

(2)油田結(jié)垢的主要原因分析

對(duì)于油田結(jié)垢的現(xiàn)象發(fā)生，是受到多方面因素的影響所致。在我國(guó)對(duì)油田結(jié)垢的原因研究方面，一些學(xué)者已經(jīng)取得了相應(yīng)成果，對(duì)油田結(jié)垢的原因進(jìn)行了相應(yīng)探究，主要的原因有幾個(gè)不同的方面。首先在化學(xué)不相容理論的因素方面，是兩種或以上不相容流體混在一起，不相容離子間相互作用就會(huì)產(chǎn)生沉淀物質(zhì)。在對(duì)油田開(kāi)采過(guò)程中注入水和地層的水沒(méi)有配伍，在混合的時(shí)候就會(huì)造成沉淀，也就是結(jié)垢。

在油田結(jié)垢原因當(dāng)中，從熱力學(xué)角度原因分析來(lái)看，由于地層水和地層當(dāng)中各種礦物，長(zhǎng)期地質(zhì)沉積年代建立相互穩(wěn)定化學(xué)平衡，地下熱力學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的條件沒(méi)有發(fā)生變化，有的成垢陽(yáng)離子在水巖的作用下，地下水溶解融濾下達(dá)到飽和，而處在穩(wěn)定狀態(tài)。在對(duì)油田的開(kāi)采中，地層壓力以及溫度和流速的因素影響下，對(duì)原有油氣水巖等化學(xué)平衡就會(huì)進(jìn)行破壞，這樣就出現(xiàn)結(jié)構(gòu)物質(zhì)[2]。對(duì)油田來(lái)說(shuō)結(jié)垢問(wèn)題出現(xiàn)也可能從各方面各位置出現(xiàn)。

2.油田垢的類型以及阻垢劑的作用發(fā)揮

(1)油田垢的主要類型

油田垢的類型比較多，從主要的類型上進(jìn)行劃分，主要能將其劃分成無(wú)機(jī)碳酸鹽以及無(wú)機(jī)硫酸鹽。還有的是含有鐵元素的無(wú)機(jī)化合物，通常也將其作為結(jié)構(gòu)物，這一類型的垢對(duì)金屬有著比較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)油田開(kāi)采工作的正常實(shí)施有著很大阻礙。無(wú)機(jī)鹽在水當(dāng)中的溶解度是比較小的，硫酸鋇是溶解度最小的無(wú)機(jī)鹽類型。而碳酸鹽在溶液當(dāng)中的沉淀形式析出會(huì)受到溶液PH值的因素影響。除了比較常見(jiàn)無(wú)機(jī)鹽的垢類型外，一些油田當(dāng)中還有有機(jī)垢以及三元復(fù)合驅(qū)垢，在這一類型的垢的主要成分就是瀝青質(zhì)以及膠質(zhì)和石蠟等[3]。有的則是微生物粘泥。有機(jī)垢和無(wú)機(jī)垢的類型相比較倆說(shuō)，有機(jī)垢的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較松軟，并有著比較強(qiáng)的粘附性。而三元復(fù)合驅(qū)垢是通過(guò)三元復(fù)合驅(qū)實(shí)施采油的油田，垢的成分就是無(wú)機(jī)硅酸鹽。

(2)油田阻垢劑的作用發(fā)揮

第一，油田阻垢劑的螯合作用發(fā)揮。對(duì)油田的垢的處理就要采取科學(xué)的方法加以應(yīng)用，對(duì)阻垢劑進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，就能有效解決油田垢這一質(zhì)量問(wèn)題。阻垢劑的主要作用機(jī)理在當(dāng)前還沒(méi)有統(tǒng)一性的觀點(diǎn)，綜合諸多的觀點(diǎn)，主要有幾個(gè)重要的作用機(jī)理。其中的螯合作用發(fā)揮是比較重要的，阻垢劑的陰離子比較容易和水當(dāng)中成垢陽(yáng)離子螯合五元以及六元環(huán)，從而能有效組織成垢離子間的接觸，在所生成的螯合物也是可溶的，能有效防止沉淀產(chǎn)生，從而在阻垢的作用上就能充分發(fā)揮。在對(duì)阻垢劑的使用量相對(duì)比較低的時(shí)候，也能有效和大量成垢陽(yáng)離子進(jìn)行螯合。

第二，油田阻垢劑的晶格畸變作用發(fā)揮。油田阻垢劑的應(yīng)用作用發(fā)揮方面，在晶格畸變的作用上也能充分發(fā)揮。阻垢劑可以吸附微小晶體界面上以及摻雜晶格的點(diǎn)陣當(dāng)中，能干擾晶體正常生長(zhǎng)，對(duì)晶體的張力在這一過(guò)程能能夠加強(qiáng)，造成晶體的不穩(wěn)定性出現(xiàn)畸變，這樣就很難形成堅(jiān)硬垢物，容易在外力作用下發(fā)生破裂[4]。阻垢劑的應(yīng)用能吸附管線以及設(shè)備內(nèi)表面，從而形成吸附層，這樣就能有效阻礙顆粒在管線或設(shè)備沉淀，起到對(duì)管線以及設(shè)備的保護(hù)作用。

第三，油田阻垢劑的分散作用發(fā)揮。在油田阻垢劑的應(yīng)用作用中，分散作用的發(fā)揮也比較突出。主要是大分子聚合物在阻垢機(jī)理方面表現(xiàn)成分散作用，帶點(diǎn)大分子吸附在顆粒表面形成雙電層，這樣能把成垢晶體進(jìn)行包裹改變其表面典性，也能增大顆粒間靜電斥力作用，能有效使得顆粒相互觸碰聚集成大晶體進(jìn)行分散，也能有效防止結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象發(fā)生。

3.新型油田阻垢劑合成和性能探究

(1)新型油田阻垢劑合成

其一，油田阻垢劑的試劑以及合成儀器裝置。新型的油田阻垢劑的合成需要進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，從而完成合成的目標(biāo)。在這一試驗(yàn)當(dāng)中，所用的試劑也比較多，如順丁烯二酸酐，丙烯酸，乙酸乙稀酯，過(guò)硫酸銨，都是阻垢劑合成的重要化學(xué)試劑，在這些試劑的純度保持分析純AR。在試驗(yàn)當(dāng)中的儀器設(shè)備也是必備的，主要的試驗(yàn)設(shè)備有四口燒瓶、恒壓分液漏斗、燒杯、量筒、滴定管、玻璃棒等相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備。在對(duì)合成裝置的應(yīng)用上，主要是通過(guò)鐵架臺(tái)、攪拌器、恒溫水浴鍋、四口燒瓶、恒壓滴液漏斗、溫度計(jì)和試管夾組裝而成，攬拌棒及玻璃塞使用聚四截乙煉制品。

其二，阻垢劑的合成流程。對(duì)阻垢劑的應(yīng)用合成要能按照相應(yīng)的步驟，首先要稱取適量的順丁烯二酸酐固體放在燒杯當(dāng)中，然后加入相應(yīng)蒸餾水加以攪拌，等到完全溶解后，導(dǎo)入固定的四口燒瓶當(dāng)中。接著進(jìn)行稱取相應(yīng)丙烯酸以及乙酸乙烯酯，使其混合成溶液后轉(zhuǎn)移到恒壓分液漏斗當(dāng)中，稱取相應(yīng)過(guò)硫酸銨，通過(guò)蒸餾水進(jìn)行配置引發(fā)劑溶液轉(zhuǎn)移到恒壓分液漏斗當(dāng)中。這時(shí)候就要進(jìn)行相應(yīng)的觀察，查看在順丁烯二酸酐水溶液升溫到相應(yīng)溫度后，進(jìn)行滴加丙烯酸以及乙酸乙烯酯混合溶液和引發(fā)劑溶液，這樣就開(kāi)始了共聚反應(yīng)。在這一反應(yīng)過(guò)程中對(duì)分液漏洞閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，讓溶液在一小時(shí)左右滴加完成。接著就要對(duì)水浴鍋的溫度加以調(diào)整，將溫度和預(yù)先設(shè)置的相等，繼續(xù)觀察反應(yīng)。然后關(guān)閉電源停止恒溫，到自然冷卻之后就能獲得淡黃色粘稠油狀液體TR-1。

(2)新型油田阻垢劑性能

獲得了油田阻垢劑之后，就要對(duì)其性能進(jìn)行展開(kāi)相應(yīng)的評(píng)價(jià)。在阻垢劑對(duì)碳酸鈣阻垢性能評(píng)價(jià)方面，結(jié)合我國(guó)的石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T5673-93 油田用防垢劑性能評(píng)價(jià)方法》來(lái)進(jìn)行配置相應(yīng)的溶液，在評(píng)價(jià)過(guò)程中要按照相應(yīng)的條件進(jìn)行實(shí)施，Ca2+濃度為 1654mg/L，HCO3-濃度為2672mg/L，在不同濃度阻垢劑的阻垢率測(cè)定方面要充分重視，對(duì)阻垢劑的量和阻垢的效果關(guān)系進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)際的關(guān)系圖能夠看到，在阻垢劑的濃度增加的時(shí)候，對(duì)碳酸鈣阻垢的效果是上升的，在量達(dá)到了200mg/L的時(shí)候，阻垢的效率就達(dá)到了86.5%[6]。其阻垢劑量和阻垢的性能關(guān)系如下圖所示。

阻垢劑量和阻垢效果關(guān)系圖

影響阻垢劑的效果發(fā)揮的因素中，濃度是比較重要的因素內(nèi)容。阻垢劑水溶液農(nóng)業(yè)能直接影響阻垢劑的實(shí)際性能，在恰當(dāng)?shù)臐舛认履軐?duì)阻垢劑的性能最大化的發(fā)揮。而在濃度上偏低就比較容易影響預(yù)期阻垢效果，也會(huì)造成資源上的浪費(fèi)。結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行配置相應(yīng)濃度的Ba2+溶液以及相應(yīng)濃度過(guò)量SO42_溶液，在恒定的溫度上達(dá)到90攝氏度，恒溫的時(shí)間控制上在十六小時(shí)，對(duì)TR-1濃度實(shí)施相應(yīng)的試驗(yàn)，然后對(duì)不同阻垢劑濃度對(duì)阻垢的效果關(guān)系進(jìn)行探究。根據(jù)相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)能夠發(fā)現(xiàn)，在阻垢的濃度不同，阻垢的性能也有著不同。所呈現(xiàn)出的關(guān)系圖就是阻垢劑的濃度在上升的時(shí)候，阻垢率也是上升的，在濃度達(dá)到了80mg/L時(shí)，和這一數(shù)據(jù)比較足夠率并沒(méi)有明顯的變化，這就能夠說(shuō)明這是比較適當(dāng)?shù)淖韫感阅?，在濃度上是比較適當(dāng)?shù)模ㄈ缦卤硭荆?/p>

阻垢劑的濃度和阻垢性能的關(guān)系表

阻垢劑在對(duì)硫酸鍶的阻垢性能方面，結(jié)合相應(yīng)的《SY/ T5673-93油田用防垢劑性能評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行配置溶液，在進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候就要遵循相應(yīng)的條件，Sr2+濃度為 1952mg/ L，SO42_濃度為2471mg/L，結(jié)合不同濃度阻垢劑的阻垢率進(jìn)行測(cè)定，在濃度增加的對(duì)硫酸鍶阻垢率也會(huì)增加。除此之外，在溫度的因素方面對(duì)阻垢劑的阻垢性能也會(huì)有著影響。在高溫的環(huán)境下，深井底層當(dāng)中阻垢劑耐溫度性能就比較重要。還有在恒溫的時(shí)間上的控制也是比較重要的。在這些層面得到了充分重視，對(duì)阻垢劑的性能發(fā)揮就比較有利。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新型油田阻垢劑的應(yīng)用對(duì)油田開(kāi)采工作的順利實(shí)施有著促進(jìn)作用，在對(duì)阻垢劑的合成以及性能的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，這是保障阻垢劑的使用性能作用發(fā)揮的重要環(huán)節(jié)，對(duì)其合成的質(zhì)量以及性能的保障要重視。通過(guò)對(duì)阻垢劑的相關(guān)理論的研究探究，希望能有助于油田的順利開(kāi)采。

(責(zé)任編輯 責(zé)聰)

Analysis of the Synthesis and Property of New-type Oilfield Antisludging Agent

Chenyong1, Maying1, Yang Xiaofo 1, Yangkai1, Liu Shaonan2
(1.Tangshan Ruifeng Chemical Industry co., ltd., of Eastern Hebei Oil field Exploration and Development co., LTD, Hebei, 063200 2.Eastern Hebei Oil field Development Technology Company, Hebei, 063200)

In the petroleum exploitation process, in fl uenced by some factors, the problem of water scaling appears, which will reduce the oil well’s injection and output capacity and also cause great in fl uence to the normal construction of oil-gas field’s exploitation work. In this paper, it has taken detail analysis of the development status quo and reasons of oil field scaling, besides, taken analysis of the types of oil field scaling and function of antisludging agent and study the synthesis and property of new-type oil field antisludging agent.

oil field scale；synthesis；property

T

A

陳勇（1974～）男，唐山冀油瑞豐化工有限公司；研究方向：油田阻垢劑。