新型管道防垢剂的室内筛选及评价

2014-03-20郑修刚石建丽李华斌苏花卫

油气田地面工程 2014年3期

乔林郑修刚石建丽李华斌苏花卫刘露

新型管道防垢剂的室内筛选及评价

乔林1 郑修刚2 石建丽3 李华斌1 苏花卫4 刘露1

1成都理工大学能源学院 2中国石油长庆油田分公司超低渗透第二项目部五蛟作业区3中国石化西南油气分公司销售运行处 4承德石油高等专科学校

结垢是油田水水质控制中遇到的最严重问题之一，其主要发生在整个生产和集输过程中。通过对PB、DT、ED、AT、BH、HE 6种防垢剂进行筛选表明，随着防垢剂溶液浓度的增加，络合离子含量也逐渐增加，从而使得沉积物含量逐渐减少。其中当防垢剂ED溶液和BH溶液浓度为15 mg/L时，防垢效果最为理想。对筛选出来的防垢剂ED溶液和BH溶液进行评价，ED溶液具有较好的缓蚀性和较理想的防垢作用，并且该防垢剂具有一定的缓蚀性和较好的防垢性。

防垢剂；防垢率；缓蚀率；集输

结垢是油田水水质控制中遇到的最严重问题之一，其主要发生在整个生产和集输过程中[1-2]。结垢会给生产带来严重危害：①由于水垢是热的不良导体，水垢的形成大大降低了传热效果[3]；②水垢的沉积会引起设备和管道的局部腐蚀，并在短期内穿孔；③水垢还会降低水流截面积，增大了水流阻力和输送能量，增加了清洗费用和停产检修时间[4]。研究防垢对油田生产和集输具有重要意义。

1 室内实验的材料和方法

1.1 实验材料

实验器材：电子天平、电热恒温干燥箱、碱式滴定管、烧杯、三角瓶、玻璃棒、防垢挂片（N80钢）、滴定管、丝口瓶、游标卡尺。

实验用水：春光区块采出水，矿化度高达92 802.9 mg/L，钙镁离子含量1 476.2 mg/L，水型为CaCl2，pH值6.7。

化学药剂：铬黑T指示液、氢氧化钾、乙二胺四乙酸二钠、氨一氯化氨缓冲溶液、钙一羧酸指示剂、石油醚、无水乙醇、氢氧化钠、酸清洗液、标准滴定溶液、防垢剂。

1.2 实验步骤

用春光区块采出水与6种防垢剂（PB、BH、HE、AT、DT、ED）分别配制为有效浓度50 mg/L的母液待用，然后用采出水分别稀释浓度为0、2、4、6、7、8、9、10、13和15 mg/L的25 mL溶液，并依次编号。溶液配制好后在相同条件下搅拌2 min，放入90℃恒温箱内恒温2 h后取出。用EDTA络合滴定法分别测定上述烧杯水样中Ca2+、 Mg2+、Ba2+含量。选出每个区块的最佳防垢剂及最佳浓度，进行腐蚀挂片及防垢挂片实验，进一步评价所选防垢剂的阻垢性能。

2 结果与分析

2.1 体系的筛选

随着防垢剂浓度的增加，溶液中络合钙离子量也随之增加，即水中沉淀量随防垢剂浓度的加大而减少，当增加到一定值后趋于平衡，继续增加防垢剂浓度，络合离子量上升幅度小。从不同浓度下络合钙离子量可看出，ED和BH的防垢溶液能使络合钙离子量增加相对明显并稳定。

随着防垢剂浓度的增加，络合离子量随之增加，从而减低了结垢风险。6种防垢剂整体防垢率从小到大为：DT防垢率为4%～62%，PB防垢率为11%～57%，HE防垢率为42%～71%，AT防垢率为45%～72%，BH防垢率为46%～90%，ED防垢率为69%～96%。说明ED和BH防垢效果要优于其他防垢剂。

2.2 防垢剂的评价

2.2.1 腐蚀率和缓蚀率分析

为了防止防垢剂加重对管道的腐蚀，对防垢剂必须进行腐蚀率和缓蚀率测定与评价。

依据筛选出的最佳防垢剂（15 mg/L的ED溶液和BH溶液）按实验步骤测定其腐蚀率及缓蚀率，进一步评价所选防垢剂的防垢性能。由平均腐蚀速率公式计算出挂片在采出水样中平均腐蚀率为0.131 mm/a，在浓度为15 mg/L的DE溶液和BH溶液中腐蚀率分别为0.012 6 mm/a和0.031 3 mm/a，其缓蚀率分别为0.39%和0.97%。因此15 mg/L的ED防垢效果最好，并且具有较好的缓蚀性，在管道中使用不会加重腐蚀性。

图1 挂片在溶液体系中随时间变化的结垢量

2.2.2 污垢沉积速率

由污垢沉积速率公式计算出挂片在采出水样中的月污垢沉积率为0.072 49 mg/cm2，在浓度为15 mg/L的BH和ED溶液中月污垢沉积速率为别为0.039 89 mg/cm2和0.021 89 mg/cm2。由图1可以看出，随着时间的增加，挂片在采出水样中、15 mg/L的ED溶液及15 mg/L的BH溶液中结垢量均增加，其中在ED防垢剂溶液中结垢增加量最少，说明该防垢剂具有较理想的防垢作用。