低滲透油藏注水開(kāi)發(fā)緩蝕阻垢劑的合成及性能研究

藺廣宙，伍輝

（延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠，陜西延安717600）

低滲透油藏開(kāi)發(fā)普遍采用的阻垢劑和緩蝕劑直接投放的方式來(lái)解決油田結(jié)垢和腐蝕的問(wèn)題。而液體的阻垢劑非常容易揮發(fā)，往往還沒(méi)等發(fā)揮作用就被沖走了，井管管壁上只有著藥點(diǎn)處受到了保護(hù)，其他地方的管壁相當(dāng)于完全裸露在易腐蝕易結(jié)垢的環(huán)境當(dāng)中。緩蝕劑需要特定的投放儀器進(jìn)行投放，工序繁瑣投放的緩蝕劑實(shí)際發(fā)揮效果的劑量不多[1]。而且緩蝕劑由于無(wú)法連續(xù)投放，加藥設(shè)備可能會(huì)造成加藥量不均、不足等情況，實(shí)際的除垢和緩蝕效果大打折扣。

針對(duì)上述一系列問(wèn)題，將阻垢劑和緩蝕劑進(jìn)行復(fù)配，不僅可以投放一次就起到長(zhǎng)期有效的作用，還能大大減少投放成本，減少維護(hù)管道的時(shí)間和費(fèi)用，延長(zhǎng)低滲漏油藏注水管道的壽命。

1 緩蝕阻垢劑的合成

在容量為300mL 的容量瓶中量取150mL 的蒸餾水，加入6mL 丙烯酸甲，在30℃的條件攪拌，加入一定量的環(huán)氧氯丙烷，在鼓風(fēng)恒溫箱中恒溫存放2h 后，再向該溶液中加入一定量的組阻垢劑溶液，將上述溶液升溫至80℃，在其在恒溫狀態(tài)下反應(yīng)1h，冷卻到室內(nèi)溫度，加入一定量的氫氧化鉀，再加入100mL 蒸餾水，用氫氧化鈉溶液將該溶液pH 值降到11～12 左右，將溶液放入鼓風(fēng)恒溫箱恒溫3h，CaCO3阻垢率隨著溶液的濃度的增加而不斷提高，反應(yīng)后的溶液加入丙烯酸和甲基丙硫酸共聚物，攪拌20min 凝固后，得到復(fù)合型緩蝕阻垢劑。

復(fù)配成功的緩蝕阻垢劑在室內(nèi)溫度下呈淡黃色，是隨著室內(nèi)濕度不斷升高而粘性升高的固體，該固體可隨著水流直接進(jìn)入油田管道。

2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)中所使用的主要實(shí)驗(yàn)儀器見(jiàn)表1。

表1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

2.2 緩蝕阻垢劑阻垢、緩蝕性能測(cè)試

量取5g CaCl2和3g 的MgCl2，放在300mL 的容量瓶中，加入200mL 的蒸餾水后，等待自然沉淀。 將1g KCl,7g NazCO2,0.5gNa2SO2， 放入容量500mL 的蒸餾水中，倒入剛剛等待自然沉降的溶液，充分?jǐn)嚢钃u晃均勻，將兩種溶液混合在一起，轉(zhuǎn)移到1000mL 的容量瓶中。

將混合溶液平均分為三份，倒入三個(gè)容量一致的容量瓶，命名為溶液a，溶液b 和溶液c。保證三份實(shí)驗(yàn)溶液無(wú)論是質(zhì)量上還是所處的溫度環(huán)境上在前期都是一致的。

將溶液a 中加入市面上購(gòu)買(mǎi)的阻垢劑，充分?jǐn)嚢杈鶆?，倒入錐形瓶放置2h，將溶液b 中加入緩蝕劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蛲瑯臃胖?h。在溶液c 中加入1mL 復(fù)配好的固態(tài)緩蝕阻垢劑，攪拌搖晃容量瓶使其充分反應(yīng)，倒入錐形瓶?jī)?nèi)塞好瓶塞，再次充分搖晃?，F(xiàn)在c 溶液為加了緩蝕阻垢劑的加藥溶液。將三種溶液均放在溫度為40℃的電熱恒溫箱中恒溫20h，對(duì)比三種溶液的情況。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

觀察對(duì)比三組實(shí)驗(yàn)溶液的變化情況，如表2所示。

表2 三組溶液咪哩琳、PESA 濃度對(duì)比

本實(shí)驗(yàn)采用了靜態(tài)阻垢法和恒溫放置法，對(duì)市面上常見(jiàn)的阻垢劑的阻垢性能以及的常見(jiàn)的緩蝕劑，并通過(guò)復(fù)配實(shí)驗(yàn)加工出融合阻垢劑和緩蝕劑兩種常見(jiàn)管道保養(yǎng)劑的新型固態(tài)緩蝕阻垢劑對(duì)配置出同A3 金屬材料化學(xué)物質(zhì)相似的自配溶液的緩蝕性能進(jìn)行了對(duì)比研究[2]。

由圖1 可知：?jiǎn)为?dú)使用阻垢劑時(shí)，溶液a 中的硅元素逐漸增多，合成物的阻垢率較低，但如果一旦劑量使用過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致阻垢劑大量揮發(fā)，反而會(huì)影響阻垢劑的使用效果。

圖1 硅元素含量變化

由圖2 所知：緩蝕劑中的氯乙酸是提高緩蝕劑緩蝕效果的關(guān)鍵，這其中的原理是因?yàn)槁纫宜嶂械呐c咪哩琳反應(yīng)對(duì)金屬表面產(chǎn)生保護(hù)層的效果，但氯乙酸反應(yīng)不完全導(dǎo)致緩蝕劑水溶性效果不理想，緩蝕劑很難融入管道中的流動(dòng)水中，緩釋率很低[1]。在溫度上升到50℃以上時(shí)候，緩蝕劑的緩蝕效果也會(huì)得到提升。要想使管道內(nèi)溫度提高到50℃，就必需借助儀器，長(zhǎng)時(shí)間的高溫也會(huì)降低管道耐用性，種種原因都對(duì)緩蝕劑發(fā)揮作用造成了阻礙。

圖2 氯乙酸含量變化

由圖3 可以看出：復(fù)配出的緩蝕阻垢劑硅含量大大高于單純的阻垢劑，由于硅酸本身有自聚合的作用，從單硅酸自聚合呈多硅酸阻垢劑的揮發(fā)性得到有效的抑制，緩蝕劑和阻垢劑之間存在著協(xié)同作用，但是必需找到正確的比例，在PESA濃度較高的時(shí)候，阻垢率達(dá)到80%左右，緩釋率卻也明顯下跌，只有在PESA 濃度達(dá)到40mg/L 的時(shí)候，緩蝕阻垢劑的阻垢效果和緩蝕效果才都是最佳并超過(guò)單獨(dú)的緩蝕劑、阻垢劑的。

圖3 PESA 濃度變化

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

實(shí)驗(yàn)運(yùn)用三項(xiàng)對(duì)比的實(shí)驗(yàn)方法，結(jié)合Design Expert 軟件，進(jìn)行市面常規(guī)緩蝕劑與阻垢劑的等容量復(fù)配實(shí)驗(yàn)。利用同劑量試驗(yàn)品不同反應(yīng)原理對(duì)咪哩琳、PESA 濃度測(cè)試數(shù)據(jù)整理為實(shí)驗(yàn)表格，如果以阻垢劑的阻垢率作為實(shí)驗(yàn)響應(yīng)值時(shí)發(fā)現(xiàn)，常規(guī)緩蝕劑與常規(guī)阻垢劑之間相互作用不明顯。但是在計(jì)算機(jī)精密的計(jì)算下，我們獲取了緩蝕劑和阻垢劑的最佳比例調(diào)配方案。

咪哩琳、PESA 的比例不同的情況下緩蝕劑和阻垢劑的排斥沖突反應(yīng)和相互融合的反應(yīng)都不同，結(jié)論如下：

1）當(dāng)咪哩琳、PESA 的比例是1∶2 的時(shí)候，緩蝕阻垢劑具有很高的緩蝕性，但是含水量不足，在管道中粘性低，可能會(huì)出現(xiàn)尚未發(fā)揮作用就被水沖走的現(xiàn)象，控蝕效果不佳。

2）當(dāng)咪哩琳、PESA 的比例是1.15∶2 的時(shí)候，緩蝕阻垢劑的緩蝕效果有所下降，但是含水量適中粘性較好，緩蝕劑可以充分的發(fā)揮作用，不影響整體效果。但此比例下的咪哩琳只是附著在緩蝕阻垢劑的表面，發(fā)揮效應(yīng)時(shí)間較短。

綜合上述1）、2）兩點(diǎn)，咪哩琳、PESA 的比例控制在1.35∶2.26 時(shí)，緩蝕阻垢劑在模擬管道中發(fā)揮的效果是最好的，既有充足的含水量保證緩蝕阻垢劑的粘性，又可以長(zhǎng)久持續(xù)地發(fā)揮阻垢和緩蝕的效果。緩蝕阻垢劑的制備過(guò)程通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷完善之后，擴(kuò)散能力也會(huì)進(jìn)一步加大，那么在未來(lái)同一面積的油田管道所用的緩蝕阻垢劑用量大大減少，有效的控制了管道維護(hù)的費(fèi)用，經(jīng)過(guò)計(jì)算平均單價(jià)為8,843 元/t，而單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)阻垢劑和緩蝕劑的平均成本要遠(yuǎn)高于這個(gè)價(jià)格。因此可以廣泛地應(yīng)用在生產(chǎn)當(dāng)中。

5 結(jié)束語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)對(duì)阻垢劑和緩蝕劑進(jìn)行二次復(fù)配，實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)阻垢法，用同一金屬溶液對(duì)阻垢劑、緩蝕劑和復(fù)配后的緩蝕阻垢劑作了反應(yīng)對(duì)比試驗(yàn)。研究制作固態(tài)緩蝕阻垢劑，固態(tài)緩蝕阻垢劑在性能上比傳統(tǒng)的阻垢劑和緩蝕劑得到了較大提升。但實(shí)驗(yàn)周期較短，本身實(shí)驗(yàn)需要較長(zhǎng)的觀察期，因此該實(shí)驗(yàn)還有待進(jìn)一步完善和研究，本實(shí)驗(yàn)復(fù)配出的緩蝕阻垢劑材料簡(jiǎn)單，也未能進(jìn)行實(shí)地考察試驗(yàn)，實(shí)際使用效果仍需要驗(yàn)證。