CN106145397A - 一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂及其制备与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于油气田化学技术领域，公开一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：吡啶季铵盐缓蚀剂HSI‑18％～10％、羧乙基两性咪唑啉10％～12％、聚天冬氨酸钠28％～30％、己二胺四甲叉膦酸钾盐6％～8％、羟基乙叉二膦酸二钠2％～3％、多氨基多醚基甲叉膦酸2％～3％、水34％～44％。该缓蚀阻垢剂的pH值范围为6～8，具有用量小、呈中性、环境友好、可生物降解等特点，可有效抑制注入水、采出水等对管材的腐蚀，抑制碳酸钙垢、硫酸钙垢的生成，延长了检修泵的周期，保障油田生产。

Description

一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂及其制备与应用
技术领域
本发明属于油气田化学技术领域，具体涉及一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，主要用于抑制注入水等对管材的腐蚀，抑制碳酸钙垢、硫酸钙垢的生成，延缓地层结垢周期和管线更换周期，保障油田生产。
背景技术
油田注水井腐蚀与结垢现象普遍存在，严重影响油田生产。在油田开发过程中，为了确保油层具有足够的压力，保证油田的开采效率，注水是最常用也是应用范围最广的技术之一。注入水来源主要包括经过处理的油气井采出水、水井采出水、清水等。处理后的采出水、水井采出水中含有大量的成垢性离子，导致各种混注水之间、以注入水与地层水之间存在严重的不配伍，阳离子如Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等以及阴离子如CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-大量存在，结垢趋势严重。随着碳酸钙、硫酸钙等物质含量急剧增加，出现结垢现象，随着结垢量的增多，堵塞地层，降低地层渗透率、造成严重的地层伤害，原油采收率随之降低。另外，井筒中结垢会阻碍管道的流动空间，增大流动阻力。
同时，注入水中存在一定量的腐蚀性离子，如氯根等，会对井筒造成腐蚀。结垢将进一步造成垢下腐蚀形成严重的局部腐蚀，增大井下设施的腐蚀程度。腐蚀与结垢相结合，进一步缩短注入井设施的服役寿命，情况严重将造成大面积的停产。
在所形成的各种垢中，碳酸钙垢和硫酸钙垢是最常见也是最容易出现的垢，其对注入井的影响相当严重。现阶段油田针对垢的处理办法主要是除垢、阻垢。其中，阻垢是最常用也是相对最有效的方法。当前使用的缓蚀阻垢剂多以有机磷酸为主且多呈较强酸性，其本身具有较强的腐蚀性，具有一定的局限性。
经调研发现，聚羧酸盐类中的聚天冬氨酸钠为绿色、可生化降解的缓蚀阻垢剂，与有机膦酸盐类复配使用阻垢效果良好；两性咪唑啉缓蚀剂也是一种可以生物降解的缓蚀剂，与吡啶季铵盐缓蚀剂HSI-1复配后抑制高矿化度、硫化氢等腐蚀效果良好。将上述组分合理复配后，可获得一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题：现有以有机磷酸为主的缓蚀阻垢剂，多呈较强酸性，具有较强的腐蚀性，致使其应用的局限性。这一问题的存在，为研制新型的缓蚀阻垢剂提供了契机。
解决上述问题的技术方案：本发明创造性的将吡啶季铵盐缓蚀剂HSI-1、两性咪唑啉、聚天冬氨酸钠、分散剂与多种有机膦酸盐有机的复配组合，研制成一种呈中性的缓蚀阻垢剂，用于抑制注入水等对管材的腐蚀，抑制碳酸钙垢、硫酸钙垢的生成，延缓地层结垢周期和管线更换周期，保障油田生产。同时，本发明还给出了所述中性缓蚀阻垢剂的制备方法，以及其在缓蚀、阻垢方面的应用。
具体而言，本发明采取的技术方案是：
本发明给出一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂。这种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，是吡啶季铵盐缓蚀剂HSI-1、两性咪唑啉、聚天冬氨酸钠、分散剂与多种有机膦酸盐的混合物。
一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：
进一步地，所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的制备方法，将溶剂水称量后泵入反应釜中，称量原料羟基乙叉二膦酸二钠置入反应釜中，开动搅拌，再缓慢加入原料己二胺四甲叉膦酸钾盐、多氨基多醚基甲叉膦酸、聚天冬氨酸钠、羧乙基两性咪唑啉，待搅拌均匀后再加入原料吡啶季铵盐缓蚀剂HSI-1，搅拌均匀即可制得所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂。
特别地，所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂呈中性，其pH值范围为6～8。
另一层面，本发明给出这种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂在抑制注水井中结垢以及腐蚀的应用。
特别地，所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中腐蚀，其使用方法为：依据现场采出液量、采出液成分进行腐蚀实验评价，确定所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的使用浓度，将稀释后的所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂泵入注水井井中即可。
所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中腐蚀，优选地，其使用浓度为50～100mg/L。
特别地，所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中结垢，其使用方法为：依据现场水样测定离子成分，进行阻垢实验评价，确定所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的使用浓度，将稀释后的所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂泵入注水井井中即可。
所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中结垢，优选地，其使用浓度为30～70mg/L。
本发明所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，至少具有下述的有益效果或优点：
根据Q/SY 126油田采出水用缓蚀阻垢剂标准评价要求，经室内评价：
腐蚀速率(不含H2S/CO2)：Q/SY 126模拟盐水、温度50℃时，添加50mg/L、80mg/L、100mg/L时，Q236钢腐蚀速率小于0.076mm/y；
碳酸钙阻垢：Q/SY126模拟盐水、温度50℃时，添加30mg/L、50mg/L、80mg/L时，CaCO3垢阻垢率大于90％；
硫酸钙阻垢：Q/SY126模拟盐水、温度50℃时，添加30mg/L、50mg/L、80mg/L时，CaSO4垢阻垢率大于90％。
本发明所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂主要用于石油、天然气开采行业。由上述室内评价数据可以看出，该中性缓蚀阻垢剂可有效抑制注入水、采出水等对管材的腐蚀，抑制碳酸钙垢、硫酸钙垢的生成，从而延长了检修泵的周期。同时，该中性缓蚀阻垢剂具有用量小、呈中性、环境友好、可生物降解等特点。
随着长庆各油田开发深入，普遍采用注水井开发，部分区块采用超前注水等，注入水结垢现象日渐严重、井筒腐蚀加剧、不容忽视。采用本发明所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，可以有效抑制井筒腐蚀、抑制碳酸钙垢和硫酸钙垢的形成，保证油田生产。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步说明，需要说明的是下述的实例仅仅是本发明其中的例子，不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
为验证本发明所述中性缓蚀阻垢剂的效果，腐蚀速率和阻垢剂测试参照中国石油天然气集团公司企业标准《Q/SY126-2014油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范》(含本实施例所述附录A、附录B)执行。
腐蚀速率评价方法，参照附录B腐蚀速率的测定(不含硫化氢、不含二氧化碳腐蚀速率的测定)进行。实验用腐蚀介质为Q/SY126-2014模拟水：50gNaCl、2.0gMgCl2·6H2O、6.0gNaSO4、4g无水CaCl2，0.4g NaHCO3。实验材质为钢制试片(型号：Q235，规格：50mm×10mm×3mm)。
阻垢率测试方法，参照附录A中碳酸钙阻垢率测定和硫酸钙阻垢率测定进行。
实施例1
本实施例给出一种优选的所述中性缓蚀阻垢剂的组成，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：
吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 8％、羧乙基两性咪唑啉10％、聚天冬氨酸钠28％、己二胺四甲叉膦酸钾盐6％、羟基乙叉二膦酸二钠2％、多氨基多醚基甲叉膦酸2％，水44％。
制备方法：先称量440kg溶剂水置入反应釜中，称量20kg羟基乙叉二膦酸二钠，边搅拌边加入聚天冬氨酸钠280kg、己二胺四甲叉膦酸钾盐60kg、多氨基多醚基甲叉膦酸20kg、羧乙基两性咪唑啉100kg，最后加入吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 80kg。
本实施例所述中性缓蚀阻垢剂腐蚀速率评价见表1，阻垢率测试结果见表2。
表1失重法评价不同缓蚀剂实验数据表
表2阻垢率实验数据表
实施例2
本实施例给出一种优选的所述中性缓蚀阻垢剂的组成，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：
吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 8％、羧乙基两性咪唑啉12％、聚天冬氨酸钠30％、己二胺四甲叉膦酸钾盐6％、羟基乙叉二膦酸二钠2％、多氨基多醚基甲叉膦酸2％，溶剂40％。
制备方法：先称量400kg溶剂水置入反应釜中，称量20kg羟基乙叉二膦酸二钠，边搅拌边加入聚天冬氨酸钠300kg、己二胺四甲叉膦酸钾盐60kg、多氨基多醚基甲叉膦酸20kg，羧乙基两性咪唑啉120kg，最后加入吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 80kg。
本实施例所述中性缓蚀阻垢剂腐蚀速率评价见表3，阻垢率测试结果见表4。
表3失重法评价不同缓蚀剂实验数据表
表4阻垢率实验数据表
实施例3
本实施例给出一种优选的所述中性缓蚀阻垢剂的组成，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：
吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 10％、羧乙基两性咪唑啉12％、聚天冬氨酸钠30％、己二胺四甲叉膦酸钾盐8％、羟基乙叉二膦酸二钠3％、多氨基多醚基甲叉膦酸3％，溶剂34％。
制备方法：先称量340kg溶剂水置入反应釜中，称量30kg羟基乙叉二膦酸二钠，边搅拌边加入聚天冬氨酸钠300kg、己二胺四甲叉膦酸钾盐80kg、多氨基多醚基甲叉膦酸30kg，羧乙基两性咪唑啉120kg，最后加入吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 100kg。
本实施例所述中性缓蚀阻垢剂腐蚀速率评价见表5，阻垢率测试结果见表6。
表5失重法评价不同缓蚀剂实验数据表
表6阻垢率实验数据表
实施例4
本实施例给出一种优选的所述中性缓蚀阻垢剂的组成，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：
吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 9.5％、羧乙基两性咪唑啉11％、聚天冬氨酸钠29％、己二胺四甲叉膦酸钾盐7.5％、羟基乙叉二膦酸二钠2.5％、多氨基多醚基甲叉膦酸2.5％，溶剂38％。
制备方法：先称量380kg溶剂水置入反应釜中，称量25kg羟基乙叉二膦酸二钠，边搅拌边加入聚天冬氨酸钠290kg、己二胺四甲叉膦酸钾盐75kg、多氨基多醚基甲叉膦酸25kg，羧乙基两性咪唑啉110kg，最后加入吡啶季铵盐缓蚀剂HIS-1 95kg。
本实施例所述中性缓蚀阻垢剂腐蚀速率评价见表7，阻垢率测试结果见表8。
表7失重法评价不同缓蚀剂实验数据表
表8阻垢率实验数据表
通过上述实验评价获知：在不同配方比例、不同的缓蚀阻垢剂投加浓度时，均表现出良好的缓蚀性能和阻垢性能，四个不同的实施例中，在缓蚀阻垢剂加量为30mg/L、50mg/L、70mg/L时，碳酸钙阻垢率高于90％，硫酸钙阻垢率高于90％；在缓蚀阻垢剂加量为50mg/L、70mg/L、100mg/L时，Q235钢材腐蚀速率均小于0.076mm/y；均满足《Q/SY126-2014油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范》相关要求。
上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种油田注入水用中性缓蚀阻垢剂，以重量百分比计，各组分的投料量占比为：
。
2.如权利要求1所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的制备方法，将溶剂水称量后泵入反应釜中，称量原料羟基乙叉二膦酸二钠置入反应釜中，开动搅拌，再缓慢加入原料己二胺四甲叉膦酸钾盐、多氨基多醚基甲叉膦酸、聚天冬氨酸钠、羧乙基两性咪唑啉，待搅拌均匀后再加入原料吡啶季铵盐缓蚀剂HSI-1，搅拌均匀即可制得所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂。
3.如权利要求1或2所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的pH值范围为6～8。
4.如权利要求3所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂在抑制注水井中结垢以及腐蚀的应用。
5.如权利要求4所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中腐蚀，其使用方法为：依据现场采出液量、采出液成分进行腐蚀实验评价，确定所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的使用浓度，将稀释后的所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂泵入注水井井中即可。
6.如权利要求5所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中腐蚀，其使用浓度为50～100mg/L。
7.如权利要求4所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中结垢，其使用方法为：依据现场水样测定离子成分，进行阻垢实验评价，确定所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂的使用浓度，将稀释后的所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂泵入注水井井中即可。
8.如权利要求7所述油田注入水用中性缓蚀阻垢剂用于抑制注水井中结垢，其使用浓度为30～70mg/L。
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