油田井下固體阻垢劑阻垢率待檢液的制備方法

鄭貴，徐安營(yíng)，李建閣，王楚涵，洪怡春，李蘭明，李猛，李青月

1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院（黑龍江 大慶 163000）

2.大連交通大學(xué)（遼寧 大連 116028）

0 引言

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，當(dāng)?shù)貙恿黧w從油層流入油井井筒時(shí)，壓力和溫度急劇下降，地層流體的水化學(xué)平衡被打破，因此油井的整個(gè)井筒之中，包括抽油桿、篩管孔眼、抽油泵活塞、沉砂管、油管內(nèi)壁、套管等均會(huì)發(fā)生結(jié)垢[1-3]。結(jié)垢會(huì)堵塞油流通路，造成油井?dāng)鄺U、卡泵、測(cè)試遇阻等問(wèn)題，縮短油井作業(yè)周期。頻繁的起泵作業(yè)不僅增加施工費(fèi)用，而且導(dǎo)致油井減產(chǎn)、停產(chǎn)，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失[4-8]。

隨著油井開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，井筒結(jié)垢不斷加劇，防垢需求不斷增加，固體阻垢劑類(lèi)產(chǎn)品應(yīng)用將越來(lái)越廣泛[9-13]。目前亟需要對(duì)固體阻垢劑的阻垢率進(jìn)行評(píng)價(jià)，但固體阻垢劑檢測(cè)不同于液體阻垢劑，因此采取將固體轉(zhuǎn)化為待檢液的方式來(lái)進(jìn)行阻垢率的檢測(cè)，適用范圍較廣，且效果良好。

1 固體阻垢劑預(yù)處理方法

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

取適量固體阻垢劑樣品，置于烘箱中，45℃下烘干4 h，粉碎后用研缽研磨成粉末，過(guò)篩孔孔徑為600 μm(30目)的金屬篩網(wǎng)（機(jī)械振篩或人工振篩均可），取過(guò)篩后的粉末，置于稱(chēng)量皿中，于45℃下干燥至恒重，放置干燥器中備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵點(diǎn)

低溫（45℃）烘干4 h去除水分含量，保持干燥狀態(tài)，更易粉碎，干燥至恒重是為了保證樣品檢測(cè)結(jié)果的平行性，粉碎后研磨成粉末過(guò)篩600 μm(30目)，增大固體阻垢劑與液體的接觸面積，使有效成分更容易釋放到液體中。

2 固體阻垢劑阻垢率待檢液的制備

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

制備的固體阻垢劑2 g（精確至0.001 g），加入裝有800 mL蒸餾水的燒杯中，密封后在磁力攪拌器下攪拌4 h，之后在（45±1）℃恒溫水浴中放置溶解20 h后轉(zhuǎn)移至1 000 mL的容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，定容時(shí)保持液體表面與容量瓶環(huán)形線相切（不溶物體積忽略不計(jì)），過(guò)濾掉不溶物后備用。

2.2 待檢液濃度的確定

對(duì)不同垢型及不同廠家的阻垢劑分別繪制阻垢率隨濃度變化曲線，以篩選出適合實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)的阻垢劑用量，結(jié)合Q/SY 17126—2019《油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)規(guī)范》中對(duì)于液體阻垢劑濃度要求，稱(chēng)取質(zhì)量（精確到0.001 g）分別為0.5、1、2、3、4 g，濃度計(jì)算方式來(lái)源于Q/SY 17126—2019中A.3.3、A.3.4、A.3.5，對(duì)應(yīng)的阻垢劑制備液使用濃度分別為15、30、60、90、120 mg/L，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 碳酸鈣阻垢率隨濃度變化曲線

圖2 硫酸鈣阻垢率隨濃度變化曲線

圖3 硫酸鋇阻垢率隨濃度變化曲線

從圖1～圖3中可以看出，當(dāng)阻垢劑用量低于60 mg/L，阻垢率仍然隨著濃度的升高呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但是當(dāng)阻垢劑用量達(dá)到60 mg/L時(shí)，阻垢率達(dá)到最高值且不再發(fā)生變化。因此綜合考慮，將實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)阻垢率實(shí)驗(yàn)的阻垢劑用量定為：稱(chēng)取固體阻垢劑的質(zhì)量為2 g（精確至0.001 g），對(duì)應(yīng)的阻垢劑待檢液使用濃度為60 mg/L（濃度計(jì)算來(lái)源于Q/SY 17126—2019中A.3.3、A.3.4、A.3.5）。

2.3 溶解時(shí)間的確定

隨機(jī)抽取不同廠家的阻垢劑在制備待檢液(阻垢劑濃度均為60 mg/L）時(shí)溶解時(shí)間與阻垢率的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 阻垢劑待檢液制備溶解時(shí)間對(duì)阻垢率的影響

從圖4可以看出，溶解時(shí)間對(duì)阻垢率實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，當(dāng)溶解時(shí)間少于24 h，阻垢率數(shù)據(jù)平行性較差，主要是因?yàn)樽韫赋煞轴尫挪痪鶆蛩?，因此為了使阻垢成分充分溶解釋放，需要將溶解時(shí)間延長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，為了最大程度地保證阻垢劑中有效成分完全釋放入待檢液，將溶解時(shí)間定為24 h（其中包含磁力攪拌器攪拌時(shí)間4 h），阻垢率趨勢(shì)達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，證明阻垢成分得到最大程度的釋放。

2.4 溶解溫度的確定

為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平行性，需要在定時(shí)條件下進(jìn)行攪拌溶解，具體做法：密封在磁力攪拌器下攪拌4 h后放置于水浴中20 h，充分溶解阻垢劑中的有效成分。對(duì)此按照各油田實(shí)際地層溫度45、60、90℃3個(gè)溫度下放置20 h后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，如圖5所示。

圖5 阻垢劑待檢液制備溶解溫度對(duì)阻垢率的影響

從圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，溶解溫度對(duì)阻垢率的釋放影響較小，在3個(gè)不同溫度下阻垢率實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致，攪拌后溶解20 h能夠使得阻垢率達(dá)到最大值，因此選擇在45℃下溶解20 h。

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果平行性的驗(yàn)證

按照以上實(shí)驗(yàn)方案對(duì)3個(gè)廠家的固體阻垢劑的阻垢率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出平均相對(duì)偏差，計(jì)算方法見(jiàn)公式（1），實(shí)驗(yàn)次數(shù)分別為24次，得出的平行樣間平均相對(duì)偏差結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1數(shù)據(jù)得知，使用該固體阻垢劑阻垢率待檢液制備方法得出的阻垢率數(shù)據(jù)穩(wěn)定，平行性良好，平均相對(duì)偏差控制在5%以內(nèi)。

表1 不同廠家的固體阻垢劑阻垢率檢測(cè)平行樣間平均相對(duì)偏差

3 結(jié)論

建立了油田井下用固體阻垢劑阻垢率待檢液的制備方法，利用固體阻垢劑預(yù)處理與阻垢待檢液制備相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)固體阻垢劑轉(zhuǎn)化為液體待檢液。確定烘干、粉碎、過(guò)篩、恒重的預(yù)處理方法，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出推薦使用濃度以及有效成分溶解時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法。

1）對(duì)固體阻垢劑進(jìn)行烘干、粉碎、過(guò)篩等方式統(tǒng)一粒徑，干燥至恒重的預(yù)處理方法。

2）對(duì)預(yù)處理后的固體阻垢劑粉末，使用蒸餾水在磁力攪拌4 h、恒溫45℃條件下溶解20 h，定容制備出阻垢率待檢液，確定推薦使用濃度為60 mg/L。

3）制備出的阻垢率待檢液能最大程度地釋放出阻垢劑中的阻垢成分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平行性良好，平均相對(duì)偏差控制在5%以內(nèi)，制備成阻垢率待檢液后按照Q/SY 17126—2019《油田水處理用緩蝕阻垢劑技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行阻垢率檢測(cè)，適用于碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇3種復(fù)合阻垢類(lèi)型的固體阻垢劑的檢測(cè)。