大分子有机膦阻垢剂筛选及应用效果评价

2014-12-24王维，海霞，刘洋

石油化工应用 2014年9期

王维，海霞，刘洋

（1.中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710021；

在油田开发过程中，地层流体从油气层流出，经井筒、井口最后到地面集输系统，地层水中的成垢离子受油气水平衡状态的变化以及压力、温度的变化等的影响，导致无机盐垢的沉积而生成垢。同时，在二次采油过程中，注入水与地层水、不同开发层系地层水的不配伍性，也易产生沉淀、不稳定的物质。结垢易造成不同程度的管道堵塞和管道腐烛，影响管线输送效率，同时对于低渗、超低渗油田，结垢可能堵塞油气渗流通道，重复酸化解堵作业将大幅提高开发成本。

本文结合长庆油田a 区块水质特点，通过室内试验对油田几种常用的阻垢单剂进行了性能评价和筛选，并通过现场试验评价应用效果。

1 现场水型及垢样分析

为全面分析油水井及掺水系统结垢成因，选取该区块部分油井对采出液中各离子含量的测定（见表1）。

从表1 看出，该区块水型为CaCl2型，由于整个区块结垢受多因素的影响，同一区块油井、掺水系统成垢因素不同，导致垢质组成各异。通过对现场垢样成分进行分析，该区块垢质主要以碳酸盐、硫化物、铁氧化物、硅酸盐及少量硫酸钡等组成（见表2）。

表1 水型分析表

表2 垢样分析表

2 药剂选型

阻垢剂的分子结构中都有多个或多种官能团，在水体系中可能表现出鳌合、吸附和分散等作用。同时，多种阻垢剂联合使用时，能表现出一定协同效应，即阻垢效果均比其中一种药剂单独使用时的效果要好。通过调研国内各大油田应用的阻垢剂类型，筛选出KYHZ、ATMP、PESA、HPAM、HEDPA、AA/AMPS、大分子有机膦阻垢剂[3、4]、硫酸钙阻垢分散剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂等10 种不同类型阻垢剂。

3 阻垢剂筛选

3.1 实验方法

水处理剂阻垢性能的测定采用SY/T 5673-93《油田用防垢剂性能评定方法》。在三角烧瓶中加入一定量的碳酸氢根和钙离子溶液，然后加入水处理剂制备成试液。在加热条件下，促使碳酸氢钙分解为碳酸钙。达到平衡后测定试液中的钙离子浓度。钙离子浓度愈大，则该水处理剂的阻垢性能愈好。采用稀释倍数法控制阻垢剂的浓度[5]。

3.2 实验试剂

3.2.1 模拟地层水溶液的配置

（1）阻碳酸钙垢试验用预备液：钙离子预备液：用无水CaCl2配置成含CaCl211.9 g/L 的水溶液；碳酸根离子预备液：用Na2CO3配置成含Na2CO311.1 g/L 的水溶液。

（2）阻硫酸钙垢试验用预备液：钙离子预备液：用无水CaCl2配置成含CaCl281.60 g/L 的水溶液；硫酸根离子预备液：用NaSO4配置成含Na2SO4106.4 g/L 的水溶液。

3.2.2 其它试剂 EDTA 标准溶液：0.005 0 mol/L；EDTA 标准溶液：0.050 mol/L；NaOH 溶液：0.5 mol/L；钙试剂：1 %；阻垢剂预备液：称取0.1 g 阻垢剂，溶于1 000 mL 蒸馏水中。

3.3 阻垢剂单剂的筛选

筛选过程中阻垢性能的检测依照Q/SYCQ3059-2009（标准规定60 ℃下，加药浓度60 mg/L 时，碳酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢率分别大于65 %和85 %）。

表3 阻垢剂单剂的筛选

由表3 可以看出：无论是原液还是60 %的溶液，碳酸钙垢和硫酸钙垢阻垢率较高的阻垢剂单剂为：大分子有机膦阻垢率最佳，硫酸钙阻垢分散阻垢剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂次之。考虑到阻垢剂之间的协同效应，进行二元复配。

3.4 二元复配的阻垢剂性能检测

主剂：大分子有机膦（选择原因：1、阻垢率最高；2、pH 值为6，对集输管线不易产生腐蚀）。配剂：硫酸钙垢分散剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂，将配剂与主剂1:1 复配，编号分别为：1#、2#、3#。

表4 碳酸钙/硫酸钙垢的阻垢率

由表4 可看出，3#配方的碳酸钙垢的阻垢率最高，2#的硫酸钙垢阻垢率最高；复配方案相比单剂，其阻垢性能降低。因此，选择大分子有机膦单剂为最终配方。

3.5 配伍性评价

油田生产中常用的油田助剂有杀菌剂、破乳剂和凝剂等，因此开展了大分子有机膦单剂与常用助剂的配伍性实验。由实验结果知，在测试体系中加入破乳剂、絮凝剂、杀菌剂对阻垢分散剂的阻垢效果没有影响。

表5 其他油田助剂对阻垢分散性能影响

4 现场应用

2013 年6月在a 区块开展现场试验，试验前后注水泵通球压力由1.2 MPa 下降至0.6 MPa，管输压差由1.6 MPa 降至0.8 MPa，管线输送能力明显提高，休泵周期由1 次/月降至1 次/3 月；油井平均检泵周期由400 d 延长至500 d，月酸洗次数降低4 次。结果表明大分子有机膦阻垢具有良好的阻垢性能，油水井、集输管线结垢问题得到明显缓解。