井筒防垢块的研制

邱正阳 李长俊 邱 奎 肖 鹏

（1.西南石油大学，成都 610500；2.重庆科技学院，重庆 401331）

井筒防垢块的研制

邱正阳1，2李长俊1邱 奎2肖 鹏2

（1.西南石油大学，成都 610500；2.重庆科技学院，重庆 401331）

介绍防止井筒结垢的方法和技术。通过实验确定防垢剂最佳组成成分及比例，进行载体与防垢剂、缓蚀剂配比优化试验及固体防垢块溶出率试验，研制出防垢效果较好的固体防垢块。

井筒；防垢；试验

随着天然气井生产年限增加，一些气井不同程度出现带水现象。这些地层水一部分经过输送管线汇集后从回注井重新注入地层，高矿化度地层水流经生产井和回注井以及近井地层时，井筒或地层裂缝出现结垢现象，并随时间推移越来越严重，这将导致井筒流通截面减小，气体输送效率下降，且易引起垢下腐蚀，甚至导致井筒报废，因此，对井筒采取防垢措施非常必要。

1 防垢方法概述

1.1 物理防垢法

物理防垢法是阻止无机盐沉积于系统壁上，允许无机盐在溶液中形成晶核甚至结晶。包括晶种技术、超声波处理、磁防垢技术等。

1.2 化学防垢法

化学防垢法是阻止无机盐在溶液和流体通道壁上结晶沉淀，主要手段是采用化学防垢剂。有加酸或注入二氧化碳防止碱性垢、加入防垢剂防止各种垢技术，该技术在油田得到广泛应用。

化学防垢剂可以是单一组分，也可能由几种组分复配而成，它的防垢作用可能是以一种机理为主导，也可能是几种防垢机理同时起作用。油田常用防垢剂有聚磷酸盐防垢剂、聚合物防垢剂、有机膦酸防垢剂。

固体防垢块由防垢剂、缓蚀剂和表面活性剂等组分构成。

2 固体防垢块研制

针对蜀南气矿付1井井筒结垢情况，取水样分析研究，研制相应的防垢块。

2.1 试验器材

防垢剂有乙二胺四甲叉膦酸钠（EDTEMPS），聚丙烯酸钠（PAAS），上述药品均为工业级；缓蚀剂有苯并三氮唑（BTA）（工业级）；载体为聚乙烯醇1799（工业级）；指示剂用铬黑T。另有药品NH4Cl（分析纯），浓氨水，EDTA溶液，HCl溶液，NaOH溶液，NH3－NH4Cl缓冲溶液。

试验仪器有250mL三颈瓶、磁力搅拌器、恒温水浴锅、电炉、漏斗、温度计、电子天平、量筒、烧杯、容量瓶、锥形瓶、酸式滴定管、250mL容量瓶、pH试纸等。

2.2 实验准备

（1）制备固体防垢块：使载体完全溶解于水呈现浆糊状，开始加入一定量的PAAS和BTA，恒温搅拌至所要求的时间，然后自然冷却形成固体防垢块。

（2）配置实验用溶液：配置指示剂及缓冲溶液（包括钙羧酸指示剂干粉、NH3－NH4Cl缓冲溶液 (pH=10)、铬黑T指示剂），配置模拟盐水，配置溶液（EDTA溶液的配置、NaOH溶液的配制）。

2.3 防垢剂成分选择

分别取以EDTEMPS、PAAS作防垢剂制备的固体防垢块放入到盛有500mL付1井水样的烧杯中，在特定条件下，每6d测定水样中的钙、镁、钡、锶等离子总浓度，如表1所示。

表1 试验过程水样中钙、镁、钡、锶等离子总浓度变化

按“油田防垢剂性能评价法”计算出防垢率，绘制防垢率随时间变化的曲线，如图1所示。

图1 防垢率随时间变化曲线

防垢块a的防垢率虽然随着时间延长，药剂成分逐渐释放到水样中，引起防垢率提高，但当防垢块溶化完后防垢率只有46.67%。防垢块b在同样的反应条件下，防垢率最终可达到86.67%。故将PAAS作为固体防垢块的防垢剂。

2.4 载体与防垢剂、缓蚀剂配比优化试验

在一定体积的防垢块中，防垢剂成分所占比例越大，其阻垢效果就越好。但是防垢剂成分越多，会影响到防垢块的溶解速度，因此需寻找一个合适的防垢剂与载体材料配比关系，同时也要求固体防垢块具有较好的缓蚀作用。

通过4次改变防垢剂PAAS和缓蚀剂BTA的加量分别制作固体防垢块，进行载体与防垢剂最佳配比试验。最后确定，载体材料与防垢剂配比较好的配方为：聚乙烯醇1799用量10g，PAAS（30%）用量2mL。

根据上述4种固体防垢块，由缓蚀率选择载体与缓蚀剂的最佳配比。载体材料用量不变的情况下，随着缓蚀剂加量的增加，缓蚀效率提高。但是，当缓蚀剂加量超过一定量以后，固体防垢块的缓蚀率基本维持不变，确定缓蚀剂与载体材料的最佳配比为：聚乙烯醇 PVA1799用量 10g， BTA（4mg/L）2mL。

2.5 固体防垢块溶出率试验

固体防垢块内有防垢剂和缓蚀剂，在井筒中较高温度气田水的长期浸泡下，应该能够缓慢而均匀地溶解并释放出药剂成分，对井筒起到持续防垢缓蚀作用。

将2.5g固体防垢块样品在置于500mL水样中恒温至80℃，作溶出率试验。以防垢块中Zn2+的溶出率代表样品的溶出率，其溶出率随时间的变化情况见表2。

表2 固体防垢块静态溶出率

3 结 语

（1）以聚乙烯醇1799为载体，聚丙烯酸钠（PAAS）和苯并三氮唑（BTA）分别作为防垢剂和缓蚀剂，水作为溶剂，研制出的耐高温固体防垢块，它兼具阻垢、缓蚀作用，其制作简便，易于批量生产。

（2）固体防垢块的配方为：聚乙烯醇10g，30%的聚丙烯酸钠2mL，4mg/L苯并三氮唑2mL，水30mL。

（3）固体防垢块在80℃的付1井水样中保持了30d才完全溶解，相应达到的阻垢效率为86.67%，缓蚀率为57.66%。

Research on Scale Inhibiting of Well Tube

QIU Zhengyan1，2LI Changjun1QIU Kui2XIAO Peng2
(1.Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331)

The measure and technology of scale inhibiting are introduced in this paper.The most optimum composition and its ration of scale inhibitor are determined by experimental study.The prescription optimum test between carrying material and scale inhibitor,slow corrosion agent as well as separation ration test of solid scale prevention block are carried out.Finally,the solid scale prevention block with good scale inhibiting effect is developed.

well tube；scale inhibiting；test

TE358

A

1673-1980（2012）01-0073-02

2011-10-13

蜀南气矿科研项目

邱正阳（1967-），男，重庆人，副教授，西南石油大学在读博士研究生，研究方向为油气储运。