CN113403054A - 一种环保型多功能微乳降粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型多功能微乳降粘剂及其制备方法和应用。主要解决现有使用油基清蜡降粘剂不适合高含水油井且成本高昂有安全隐患的问题。其特征在于：各组分及配比按质量百分比如下：白油15～25%，改进剂15～20%，分散剂5～10%，互溶剂6～20%，余量为水；制备方法包括：1）按比例将白油、双核共聚交联聚醚、异构十醇聚氧乙烯醚加入反应釜中；2）按比例将二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚、水加入反应釜中；3）将步骤1制得的溶液全部加入步骤2制得的溶液中，溶液由浑浊变为澄清，即得环保型多功能微乳降粘剂。该降粘剂采用微乳化技术，形成透明或半透明、各向同性的热力学稳定体系，清蜡降粘效果显著，大大降低成本，安全、环保。

Description

一种环保型多功能微乳降粘剂及其制备方法和应用

技术领域：

本发明涉及油田开采技术领域，尤其涉及一种油田采出液处理用阳离子助剂及制备方法和应用。

背景技术：

在采油过程中常常发生结蜡卡泵现象，产生结蜡的原因是薄膜吸附和液滴吸附。为阻断沥青、胶质和石蜡的吸附过程，传统降粘剂过度强调乳化作用，这样势必对原油后续处理产生不良作用。与此同时，传统降粘剂作用温度设定在40℃，如果温度过低蜡质就会产生结晶，从而使得降粘剂失去作用。显然在寒冷的北方地区尤其是井口位置，这一条件很难保证。为解决这一问题经常使用清蜡降粘剂，目前最常用的油基清蜡降粘剂起效快效果好但不适合高含水油井，同时比重低、易燃、气味大、含芳烃毒性较大，容易致癌。

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的现有使用的油基清蜡降粘剂不适合高含水油井且成本高昂有安全隐患的问题，而提供一种环保型多功能微乳降粘剂，该环保型多功能微乳降粘剂，采用全新的微乳化技术将油-水-表面活性剂-互溶剂形成透明或半透明、各向同性的热力学稳定体系，清蜡降粘效果显著，大大降低成本，安全、环保。本发明还提供一种环保型多功能微乳降粘剂制备方法和应用。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种环保型多功能微乳降粘剂，各组分及配比按质量百分比如下：白油15～25％，改进剂15～20％，分散剂5～10％，互溶剂6～20％，余量为水。

优选的，所述改进剂为双核共聚交联聚醚。

优选的，所述白油为5#、8#、10#、15#或20#白油任一种；所述分散剂是异构十醇聚氧乙烯醚。

优选的，所述互溶剂为二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚两种复配。

优选的，所述二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚复配比为1:1-5。

本发明还提供一种环保型多功能微乳降粘剂制备方法，包括以下步骤：

第一步，按比例将白油、改进剂双核共聚交联聚醚、分散剂异构十醇聚氧乙烯醚加入反应釜中，搅拌形成油相；

第二步，按比例将互溶剂二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚、水加入反应釜中，搅拌形成水相；

第三步，将步骤1制得的溶液全部加入步骤2制得的溶液中，均质搅拌，溶液由浑浊变为澄清，即得环保型多功能微乳降粘剂。

优选的，搅拌时间15-30分钟。

本发明还提供一种环保型多功能微乳降粘剂用于高含水油井的清蜡降粘；环保型多功能微乳降粘剂添加量只须加入5ppm；该环保型多功能微乳降粘剂用于高含水油井的清蜡降粘，不需要停井，只需要加大药量由“防”蜡变“清”蜡，待负载电流回复正常后再降低药量由“清”蜡变“防”蜡。

由于微乳液具有超低的界面张力，微乳液小球之间能够达到各向同性，不粘接、不聚结，具有热力学稳定性，长时间放置也不会分层和破乳。微乳液小球的粒径小于10～50nm，所以微乳液呈透明或半透明；而乳液小球的粒径为100～500nm，故体系是浑浊的。关于微乳液的形成，目前较为典型的为“瞬时负界面张力”模型，该理论认为，互溶剂的加入使油/水界面张力迅速降低，甚至产生瞬时负界面张力，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液，而表面活性剂和互溶剂吸附在油/水界面上形成界面保护膜，增强了体系的稳定性。

该环保型多功能微乳降粘剂各组分的作用是，白油具有渗透、分散、清除作用；二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚为互溶剂，能使油、水相互溶解，增强体系的稳定性，油井降粘过程当中使用互溶剂可将表面活性剂的吸附值降到最低；双核共聚交联聚醚是改进剂，能吸附在金属表面使其成为极性表面而阻止非极性的蜡晶在金属表面的吸附和沉积，也可以吸附在蜡晶表面改变晶格特性，从而起到防蜡降粘的作用；异构十醇聚氧乙烯醚是分散剂，能合理配置HLB值和胶束浓度，实现产品的稳定性。在产品配制过程中采用转相乳化法，即首先将油溶性的白油与表面活性剂混合形成油包水，再将其加入到含有互溶剂的水相当中形成水包油，经反相乳化和多重乳化，最终形成均一、稳定、透明的微乳液。

本发明环保型多功能微乳降粘剂是一种水溶性清防一体药剂，闪点高(>95℃)、无毒、无味、安全、环保，现场应用后油井电机电流下降，具有很好的降粘效果。该药由于含有蜡晶改进剂和分散剂，改进剂吸附在金属表面使其成为极性表面而阻止非极性的蜡晶在金属表面的吸附和沉积，从而起到防蜡降粘的作用，分散剂具有渗透、分散、清除作用，两者相互促进相得益彰。将它加到油井中，可以将蜡块分散，使其晶粒变细不易互相结合而随油井采出液流出油井，或者将沉积在井壁上的蜡块通过蜡块上的缝隙渗透进去，使蜡块和井壁的粘附力减弱，而使井壁上的蜡块脱落，脱落的蜡块再继续分散成小蜡块或更小的蜡晶，并悬浮在油井的液流中随液流流出油井而起到清蜡降粘作用。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：

1、安全环保：环保型多功能微乳降粘剂闪点高(>95℃)、无毒、无味，属于绝对的安全环保，降粘率高、使用效果好。降低稠油粘度效果显著，降粘率最高可达到90％以上，为现有采油降粘剂降粘效果的两倍以上。

2、使用简便：以往出现结蜡卡泵现象时需要停井，热洗后再加入清蜡降粘剂，不仅费工费时还影响产量，环保型多功能微乳降粘剂则不需要停井，只需要加大药量由“防”蜡变“清”蜡，待负载电流回复正常后再降低药量由“清”变“防”。以实验井XFU7-3-丙619为例，每天产液量平均10m³则每天加药量5kg，控制负载电流在50以下(一般电流控制在30～50之间，加药量控制在3～5kg/天之间，药剂需经过水稀释以后再注入井筒)。当负载电流大于55时，则加大药量，一次性注入100～200kg，由“防”蜡变“清”蜡。将药剂从油套环空中加入，不会影响油井的正常生产和其他作业。本发明微乳药剂除可以起到清防蜡效果外，还可以起到降凝、降粘、解堵的作用。当电流降到30左右时，再恢复到正常加药量5kg/天，此时由“清”蜡变“防”蜡。

3、降低成本：以往同类产品加药量为10ppm(按油井产液量计算)，环保型多功能微乳降粘剂只须加入5ppm(按油井产液量计算)就能达到降粘效果，降本显著，若再加上以往结蜡卡泵时的停井和作业费用，综合成本可降低一倍。

附图说明

附图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

一种环保型多功能微乳降粘剂各组分及配比按质量百分比如下：白油15～25％，双核共聚交联聚醚15～20％，异构十醇聚氧乙烯醚5～10％，二甘醇二丁醚1～10％，二甘醇单丁醚5～10％，余量为水。

在环保型多功能微乳降粘剂产品配制过程中采用转相乳化法，即首先将油溶性的白油与表面活性剂混合形成油包水，再将其加入到含有互溶剂的水相当中形成水包油，经反相乳化和多重乳化，最终形成均一、稳定、透明的微乳液。

如图1所示，环保型多功能微乳降粘剂制备方法，包括以下步骤：

第一步，按比例将白油、双核共聚交联聚醚、异构十醇聚氧乙烯醚加入反应釜中，搅拌15-30分钟；该步骤将油和乳化剂充分融合形成油包水；

第二步，按比例将二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚、水加入反应釜中，搅拌15-30分钟；该步骤将互溶剂和水充分融合形成水相；

第三步，将步骤1制得的溶液全部加入步骤2制得的溶液中，均质搅拌15-30分钟，溶液由浑浊变为澄清，即得环保型多功能微乳降粘剂。该步骤将油相加入水相首先形成水包油，由于初期乳液粒径较大，因此出现浑浊现象，随着油相与水相的充分融合，油水界面张力迅速降低，产生“瞬时负界面张力”，经反相乳化和多重乳化最终形成均一、稳定、透明的微乳体系。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。水相中的互溶剂具有很强的增溶作用，当表面活性剂分子之间存在较强的相互作用时，会形成不溶的液晶，互溶剂能有效的防止硬的液晶的形成。

本发明还提供一种环保型多功能微乳降粘剂用于高含水油井的清蜡降粘。该环保型多功能微乳降粘剂添加量为5ppm(按油井产液量计算)，该环保型多功能微乳降粘剂用于高含水油井的清蜡降粘，不需要停井，只需要加大药量由“防”蜡变“清”蜡，待负载电流回复正常后再降低药量由“清”蜡变“防”蜡。实施例1：

按照配方：5#白油25％，双核共聚交联聚醚20％，异构十醇聚氧乙烯醚10％，二甘醇二丁醚10％，二甘醇单丁醚10％，水25％，称取各组分备用；

a、将50ml白油加入到250ml三口烧瓶中，同时加入40ml双核共聚交联聚醚、20ml异构十醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟制成均相液体；

b、在500ml均质釜中分别加入20ml二甘醇二丁醚、20ml二甘醇单丁醚、50ml水，搅拌15分钟制得透明液体；

c、将a制得的产物加入b中，均质搅拌15分钟，得到透明均一的微乳降粘剂。

实施例2：

按照配方：5#白油15％，双核共聚交联聚醚15％，异构十醇聚氧乙烯醚5％，二甘醇二丁醚5％，二甘醇单丁醚10％，水50％，称取各组分备用；

a、将30ml白油加入到250ml三口烧瓶中，同时加入30ml双核共聚交联聚醚、10ml异构十醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟制成均相液体；

b、在500ml均质釜中分别加入10ml二甘醇二丁醚、20ml二甘醇单丁醚、100ml水，搅拌15分钟制得透明液体；

c、将a制得的产物加入b中，均质搅拌15分钟，得到透明均一的微乳降粘剂。

实施例3

按照配方：5#白油20％，双核共聚交联聚醚18％，异构十醇聚氧乙烯醚8％，二甘醇二丁醚3％，二甘醇单丁醚9％，水42％，称取各组分备用；

a、将40ml白油加入到250ml三口烧瓶中，同时加入36ml双核共聚交联聚醚、16ml异构十醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟制成均相液体；

b、在500ml均质釜中分别加入6ml二甘醇二丁醚、18ml二甘醇单丁醚、84ml水，搅拌15分钟制得透明液体；

c、将a制得的产物加入b中，均质搅拌15分钟，得到透明均一的微乳降粘剂。

实例4

按照配方：5#白油20％，双核共聚交联聚醚18％，异构十醇聚氧乙烯醚8％，二甘醇二丁醚2％，二甘醇单丁醚8％，水44％，称取各组分备用；

a、将40ml白油加入到250ml三口烧瓶中，同时加入36ml双核共聚交联聚醚、16ml异构十醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟制成均相液体；

b、在500ml均质釜中分别加入4ml二甘醇二丁醚、16ml二甘醇单丁醚、88ml水，搅拌15分钟制得透明液体；

c、将a制得的产物加入b中，均质搅拌15分钟，得到透明均一的微乳降粘剂。

实例5

按照配方：5#白油18％，双核共聚交联聚醚18％，异构十醇聚氧乙烯醚8％，二甘醇二丁醚2％，二甘醇单丁醚10％，水45％，称取各组分备用；

a、将36ml白油加入到250ml三口烧瓶中，同时加入36ml双核共聚交联聚醚、16ml异构十醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟制成均相液体；

b、在500ml均质釜中分别加入4ml二甘醇二丁醚、20ml二甘醇单丁醚、90ml水，搅拌15分钟制得透明液体；

c、将a制得的产物加入b中，均质搅拌15分钟，得到透明均一的微乳降粘剂。

实例6

按照配方：5#白油18％，双核共聚交联聚醚18％，异构十醇聚氧乙烯醚7％，二甘醇二丁醚5％，二甘醇单丁醚10％，水42％，称取各组分备用；

a、将36ml白油加入到250ml三口烧瓶中，同时加入36ml双核共聚交联聚醚、14ml异构十醇聚氧乙烯醚，搅拌15分钟制成均相液体；

b、在500ml均质釜中分别加入10ml二甘醇二丁醚、20ml二甘醇单丁醚、84ml水，搅拌15分钟制得透明液体；

c、将a制得的产物加入b中，均质搅拌15分钟，得到透明均一的微乳降粘剂。

所述改进剂双核共聚交联聚醚，生产厂家为大庆油田开普化工有限公司。

将上述实施例1-6制备的微乳降粘剂用于大庆油田采油四厂四矿扶余油层井号XFU-3-丙619和XFU-7-3-SB624降粘实验，负载电流由原来的51下降到26，效果十分明显。

对于溶有一定量石蜡的原油，在开采过程中，随着温度、压力的降低和气体的析出，出现所谓的结蜡现象。结蜡会堵塞产油层，降低油井产量，同时也会增大油井负荷，造成生产事故。通过向井筒中加入本发明药剂，在井筒流体中溶解混合后，再通过吸入口进入油管起到“防”蜡作用。

以实验井XFU7-3-丙619为例，每天产液量平均10m³则每天加药量5kg，控制负载电流在50以下(一般电流控制在30～50之间，加药量控制在3～5kg/天之间，药剂需经过水稀释以后再注入井筒)。当负载电流大于55时，则加大药量，一次性注入100～200kg，由“防”蜡变“清”蜡。将药剂从油套环空中加入，不会影响油井的正常生产和其他作业。本发明微乳药剂除可以起到清防蜡效果外，还可以起到降凝、降粘、解堵的作用。当电流降到30左右时，再恢复到正常加药量5kg/天，此时由“清”蜡变“防”蜡。

该环保型多功能微乳降粘剂性能评价实验:

本发明采用行业标准《SYT 6300-2009采油用清、防蜡技术条件》，对上述实施例1～6制备得到的微乳降粘剂进行性能评价，并与其他2种现场应用的采油降粘剂进行对照，其结果列于表1中。以往在使用老的降粘剂如HY01以及0KP-023时，清蜡程序非常复杂，费用在20万以上。首先要根据经验判断结蜡大概位置，一般而言在距井口100～300m处结蜡最严重蜡质比较坚硬，300～400m井段还有一个软蜡区，阀罩和进口处也是最容易结蜡的地方。第二步，根据示功图判断具***置和形态。第三步，停井，由于每次停井工序比较复杂同时还影响产量，所以常常等到结蜡严重时才清蜡，往往需要机械清蜡、热力清蜡、化学清蜡三管齐下。第四步，启井，结蜡井清好之后必须及时启动，因为停井阶段是最容易造成结蜡的。

表1

其中，HY010、KP-023分别为大庆华营化工有限公司、大庆油田开普化工有限公司生产的采油降粘剂。

上述结果表明，本发明提供的微乳降粘剂具有良好的降低稠油粘度的能力，降低稠油粘度效果显著，降粘率最高达可到90％以上，为现有采油降粘剂HY010、KP-023降粘效果的两倍以上。

Claims (10)

1.一种环保型多功能微乳降粘剂，各组分及配比按质量百分比如下：白油15～25%，改进剂15～20%，分散剂5～10%，互溶剂6～20%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种环保型多功能微乳降粘剂 ，其特征在于：所述改进剂为双核共聚交联聚醚。

3.根据权利要求1所述的一种环保型多功能微乳降粘剂 ，其特征在于：所述白油为5#、8#、10#、15#或20#白油任一种；所述分散剂是异构十醇聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求1所述的一种环保型多功能微乳降粘剂 ，其特征在于：所述互溶剂为二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚两种复配。

5.根据权利要求4所述的一种环保型多功能微乳降粘剂 ，其特征在于：所述二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚复配比为1:1-5。

6.一种权利要求1所述的一种环保型多功能微乳降粘剂制备方法，包括以下步骤：

第一步，按比例将白油、改进剂双核共聚交联聚醚、分散剂异构十醇聚氧乙烯醚加入反应釜中，搅拌形成油相；

第二步，按比例将互溶剂二甘醇二丁醚、二甘醇单丁醚、水加入反应釜中，搅拌形成水相；

第三步，将步骤1制得的溶液全部加入步骤2制得的溶液中，均质搅拌，溶液由浑浊变为澄清，即得环保型多功能微乳降粘剂。

7.根据权利要求6所述的一种环保型多功能微乳降粘剂 制备方法，其特征在于：搅拌时间15-30分钟。

8.权利要求1所述的一种环保型多功能微乳降粘剂用于高含水油井的清蜡降粘。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：环保型多功能微乳降粘剂加入量为5ppm。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：该环保型多功能微乳降粘剂用于高含水油井的清蜡降粘，不需要停井，只需要加大药量由“防”蜡变“清”蜡，待负载电流回复正常后再降低药量由“清”蜡变“防”蜡。

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