油气井防垢剂SS-1的研制与评价.pdf

第3 3 卷第2 期 2 0 1 4 ．0 2 试验研究 油气井防垢剂S S 一1 的研制与评价 石玲’ 程欣伟 刘庆。 吴会胜 李国华 1重庆科技学院石油与天然气工程学院2川 I 庆钻探工程有限公司井下作业公司技术研发中心 3 J I I N钻探工程有限公司钻采工程技术研究院4川庆钻探工程有限公司川东钻探公司 摘要油气田在开发后期 ，产 出流体 中易含有C a ”、Mg 、B a 。 金属 阳离子和H C O ，、 CO 、S O 一 阴离子。对碳酸钙垢抑制能力较 强的羟基 乙叉二膦酸 HE DP 和对硫酸盐抑制能 力较强的MA A A MA c共聚物进行复配，最佳的复配比例为6 4 ，复配后的药剂具有较好的 防垢性能。 当药剂浓度达到 5 0 0 mg ／ L时，防垢率能达到 8 5 ％以上 ，防垢剂在 高温条件 下，不分 层、无沉淀产生，具有较好的高温稳定性。防垢剂中加入聚羧酸盐抑盐分散剂能提高防垢能 力，当加入浓度为 7 ％时，防垢率最高，达到9 0 ． 5 6 ％。 关键词防垢剂；稳定性；共聚物；分散剂；性能评价 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 2 ． 0 1 9 油气 田在开发后期 ，需采取注水开发或排水找 气等工艺措施 ，油气 田产出流体中易含有C a 、 Mg 、B a 金属 阳离子和 H C O 。 一 、C O 。 、S O 一 阴离 子 ，结垢离子相结合产生碳酸钙 、硫酸钡 、碳酸钡 沉淀 ，造成气井结垢 ，从而堵塞油气井产层 和生 产管柱， 严重影响气井的正常生产， 甚至使油气井 停产 、报废 。 1 S S 一1 防垢剂的制备 1 ． 1 试剂及仪器 选用 的试 剂主要有 马来酸酐 MA 、丙烯 酸 A A 、丙烯 酸 甲酯 MA C 、过硫 酸铵 、氢氧 化 钠 、三氯化磷 、乙酸 、无水乙醇等试剂。 实验中用到的仪器主要有搅拌器 、天平 、量 筒 、烧 杯 、烧 瓶 、电炉 、温 度计 、烘 箱 、粉 碎 机等。 1 ． 2 防垢剂的合成 1 羟基乙叉二膦酸合成。将计量好的水、冰 醋酸加入反应釜中，启动搅拌器缓慢搅拌，直至搅 拌均匀。在冷却条件下缓慢滴加三氯化磷水溶液， 并将反应温度控制在6 0 。 C 左右。反应副产物氯化 氢气体经冷凝后送入吸收塔 ，回收盐酸。溢出的乙 酰氯和醋酸经冷凝后回反应器。待滴完三氯化磷水 溶 液反应一段 时间后 ，将反应 温度升至 1 2 0。 C 左 右 ，在搅拌下回流反应 4 ～ 5 h ，回流过程中采用 3 ～ 5。 C 的冷水进行回流冷却。然后开始降温，在 降温过程加人一定量的乙醇，进行减压蒸馏，直至 蒸汽温度下降至4 0 。 C ，收集瓶内样品备用。 2 MA A p r MA C共 聚 物 的合成 。在 烧瓶 中 ，按照一定的比例加人马来酸酐和蒸馏水 ，在 回 流冷凝 的条件下加热并缓慢搅拌 ，在马来酸酐完全 溶解后，将温度升高至6 O。 C，稳定一段时间后， 向烧瓶中滴加引发剂丙烯酸和丙烯酸甲酯的} 昆 合 液，控制滴加速度 ，滴加u i司控制在 1 h 左右。待 滴加完毕后，将温度升高至8 5 。 C ，保温反应 3 h ， 冷却可获得 白色膏状物。在5 O。 C 左右加 5 0 ％的 N a O H调节 p H值 ，使 p H值 为 7 左 右 ，得到淡黄色 透 明粘稠液体 ，收集该液体备用 。 3 MA ． 一 A A MA C 共聚物与羟基 乙叉二膦酸 最佳配制比例确定。M A A A MA C 共聚物对气井 产 出液的硫酸盐抑制能力较强 ，羟基 乙叉二膦酸对 油气井产出液的碳酸钙垢抑制能力较强。为使防垢 剂对碳酸盐、硫酸盐类都具有防垢的能力， 将已合 成好 的 MA A A MA C共 聚物 与羟基 乙叉二膦 酸 H E D P 按不同比例进行复配，确定出最佳的M A 『 一 A A MA C共 聚物与羟基 乙叉二膦酸的复配 比例为 6 4 。通过对复配后形成的S S 一1 防垢剂进行防垢 性能测试 ，防垢能力能达 8 O ％以上 ，表明复配后的 S S 一1 防垢剂对油气井产 出液具有 良好 的防垢 性能。 2 s s 一1 防垢剂性能评价 2 ． 1 防垢剂最佳使用浓度实验 为能使防垢剂能达到最佳的防垢效果，选取防 垢剂在w2 5 、Q 3 1 两口井进行评价。w2 5 井 井底 温度为 8 6。 C，矿 化度为 4 2 5 5 7 m L ；Q 3 1 井井底温度为 8 0。 C，矿化度为 6 8 4 1 7 m L ，测定 防垢剂在不同浓度条件下两口井水样中的防垢率， 一 3 2一 油| _ E 田场面工穗 h e e p ／ ／ v v w w ． y q t d m g c ．c o m 第3 3 卷第2 期 2 0 1 4 ． 0 2 试验研究 为防垢剂确定一个最佳的使用浓度 。 用上述 水样 ，根据我 国石油天然气行 业标准 油田用防垢剂性能评定方法 S Y ／ T 5 6 7 3 --9 3 ， 为对 防垢剂性能进行测定 。在 S S 一1 防垢剂药剂浓 度为 1 0 0 、3 0 0 、5 0 0 、7 0 0 和 9 0 0 mg ／ L ，8 6。 C条件 下，分别对w2 5 井水样和Q 3 1 井水样进行防垢 率测定 ，结果如图 1 所示 。 图 1 不l 司浓度防垢剂在水样 中的防垢率 由图 1 可 知 ，防垢剂在 W2 5 、Q 3 1 两 口不 同井区的水样中，当药剂浓度达到5 0 0 m g ／ L 时，防 垢率都能达到8 5 ％以上 。 2 ． 2 防垢剂高温稳定性评价 防垢剂需具备在高温条件下不分解 ，防垢性能 稳定 的特点 ，为此对 S S 一1 防垢剂的耐高温性能进 行评 价 。防垢 剂耐高 温测试方 法 取浓度 为 5 0 0 m g ／ L的防垢剂于高温 、高压反应釜 中，分别在 7 0 、8 O 、9 0 、1 1 0 和 1 2 0。 C的高温条件下恒 温 2 4 h 后取 出 ，观察 药剂状态 。将恒温后 的防垢 剂按照 油 田用防垢剂性能评定方法 S Y ／ T 5 6 7 3 --9 3 ， 测试 防垢剂在 w3 1 7 井水样中 ，高温条件下 防垢 剂的防垢率。 由测试结果可知 S S 一1 防垢剂在高温条件下 1 2 0。 C 条件下 ，药剂不分层 、无沉淀产生 ，说明 防垢剂在高温条件下有较好的稳定性；防垢剂在不 同温度条件下测试 的防垢率与室温条件下测试 的防 垢率基本一样，说明防垢剂在高温条件下的防垢性 能很稳定。因此 S S 一1 防垢剂在井底高温环境 中能 够达到较好 的防垢效果 。 2 ． 3 抑盐分散剂优选与评价 由于油气 田产出液 的矿化度均较高，产出液中 的氯离子含量也较高 ，在举升的过程中产出液的温 度和压力均会下降，使得溶解盐由过饱和状态变为 饱和状态，最后析出沉积在井筒上。盐的沉积为碳 酸钙 、硫酸盐的沉积提供了平台，增加了产出液中 碳酸钙、硫酸盐垢的结垢趋势，从而影响药剂的防 垢性能。 对 比有机抑盐分散剂和无机抑盐分散剂的特点 和油气田的储层特征， 选用有机抑盐分散剂聚丙烯 酰胺 、聚羧酸盐 、磺酸盐 、氨基酸 ，将这几种物质 加入 S S l防垢 剂 中 ，评价各抑 盐分散 剂增效作 用。从测试数据可以看出 在防垢剂 中加入不 同的 抑盐分散剂后对防垢剂的防垢能力影响较大。从测 试数据还可以反映出，聚羧酸盐与前面合成的防垢 剂有很好的协同性，能大大提高产品在油气田产出 液中的防垢能力。 为确定聚羧酸盐抑盐分散剂的合理加量 ，通过 加入不同量的聚羧酸盐测试产品的防垢性能 ，实验 结果如图2 所示。 9 5 9 0 8 5 篓8 0 壤7 5 7 0 6 5 6 O 5 7 1 0 1 5 聚羧酸盐加入浓度／ ％ 图2 聚羧酸盐抑盐分散剂加入量对防垢性能的影响 实验结果表明 ，通过加入抑盐分散剂 ，防垢剂 的防垢能力增强。随着聚羧酸盐抑盐分散剂加量的 增加 防垢率逐渐增加 ，当加人浓度为 7 ％时 ，防垢 率最好 ，达到 9 0 ． 5 6 ％；当浓度超过 7 ％时 ，随加量 的增加防垢率逐渐降低。因此确定聚羧酸盐抑盐分 散剂最佳加入浓度为 7 ％。 3 结论 1 对碳酸钙垢抑制能力较强的羟基乙叉二膦 酸 H E D P 和 对 硫 酸 盐 抑 制 能 力 较 强 的 MA A A M A C共聚物进行复配，最佳的复配比例为 6 4 ，复配后 的药剂具有较好的防垢性能。 2 当药剂浓度达到5 0 0 m g ／ L 时，防垢率能达 到8 5 ％以上，防垢剂在高温条件下，不分层 、 无沉 淀产生 ，具有较好的高温稳定性 。 3 防垢剂中加人聚羧酸盐抑盐分散剂能提高 防垢能力 ，当加入浓度为 7 ％时，防垢率最高 ，达 到 9 0 ． 5 6 ％。 参考文献 [ 1 】 戴彩丽，赵福麟 ，冯德成，等．洞洲 1 2 1 海上油fi t 硫酸钡锶 垢防垢剂研究[ J 】 _油田化学 ， 2 0 0 5 ， 2 2 2 1 2 2 1 2 4 ． [ 2 ] 罗跃，张兴华，张煜，等．硫酸钡阻垢剂M A A A M A c 共聚 物的合成_ J 1 _石油 天然气学报 ，2 0 0 5 ，2 7 4 5 0 6 5 0 7 ． 栏 目主持杨军 油气田地面工程 h t t p ／ ／ 、 ，w ．y q t d mg c ．c 。 m 一3 3