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        采油系統(tǒng)中固體緩釋性阻垢劑實(shí)驗(yàn)研究

        2019-07-29 02:38:44林柏松
        中國(guó)設(shè)備工程 2019年14期
        關(guān)鍵詞:掛片阻垢多元醇

        林柏松

        (大慶油田創(chuàng)業(yè)金屬防腐有限公司,黑龍江 大慶 163000)

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 固體載體的選擇及改性

        (1)聚乙烯醇。聚乙烯醇(PVA)是一種可溶性高分子物質(zhì),種類很多。我們要選擇的是溶解度要高、溶解速度要慢,而且還能與有機(jī)阻垢劑相容的PVA。根據(jù)PVA的溶解度與它的聚合度有關(guān)的原理,從多種不同牌號(hào)PVA中,經(jīng)過上百次實(shí)驗(yàn),選擇了1788作為可溶性固體載體。PVA1788是一種水溶性高分子聚合物,外觀呈白色。聚合度為1700、醇解度為88%。

        (2)多元醇。多元醇就是分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基的醇類,常用的有乙二醇、丙二醇、丙三醇等。采用混合加熱法將醇類中的羥基接枝到PVA上,促使PVA具有更好的親水性,從而達(dá)到對(duì)PVA改性的目的。

        1.2 有效阻垢成分的選擇

        阻垢劑可分為無機(jī)阻垢劑和有機(jī)阻垢劑,有機(jī)阻垢劑的種類很多,常見的有EDTMPS、HEDP、ATMP、水解聚馬來酸酐、腐植酸鉀等。但是,必須選擇與PVA1788相容性好的有機(jī)阻垢劑。通過多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比,選擇EDTMPS和腐植酸鉀作為有機(jī)阻垢劑。從EDTMPS分子式上看,EDTMPS是含有氮的機(jī)多元膦酸,屬陰極型阻垢劑,與無機(jī)聚磷酸鹽相比,其阻垢率提高3~5倍。能與水混溶,無毒無污染,化學(xué)穩(wěn)定性及耐溫性好,在200℃下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能離解成8個(gè)正負(fù)離子,因此,可以與多個(gè)金屬離子螯合,形成多個(gè)單體結(jié)構(gòu)大分子網(wǎng)狀絡(luò)合物,松散地分散于水中,使垢體正常結(jié)晶晶格被破壞而起到阻垢作用。實(shí)踐表明,EDTMPS對(duì)鈣、鎂垢、硅酸鹽垢都有很好的阻垢效果。腐植酸鉀則對(duì)于垢體有很好的螯合及分散作用。

        1.3 固體緩釋性阻垢劑配方的確定

        通過多次實(shí)驗(yàn),確定固體緩釋性阻垢劑的配方如下:PVA1788藥品5g、EDTMPS有機(jī)阻垢劑1ml、多元醇改性劑0.2ml、腐植酸鉀1g、適量的水。配制成的固體緩釋性阻垢劑呈黑色固體狀,能完全溶于水,溶解速度與水的溫度、流速以及與水的接觸表面積等因素有關(guān)。圖1記錄了固體緩釋性阻垢劑溶于水的過程,a)阻垢劑放人水中剛開始溶解,b)在溶解過程中,c)為完全溶于水。

        圖1

        2 性能評(píng)價(jià)

        2.1 可降低三元采出液的硬度

        加入阻垢劑后的三元采出液的總硬度為0.05mmol/L,未加入阻垢劑的三元采出液的總硬度為1.168mmol/L,總硬度降低95.6%。三元采出液已被軟化。

        2.2 阻垢率分析

        采用自制模擬實(shí)驗(yàn)裝置,用掛片對(duì)比分析法測(cè)定加入阻垢藥劑前后水的結(jié)垢速率。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示:污水的結(jié)垢速率通過以下兩個(gè)公式計(jì)算:D=M/S V=D/T 式中:D—試片單位面積上的所結(jié)污垢質(zhì)量(mg/cm2),M—標(biāo)準(zhǔn)試片增重(mg),S—標(biāo)準(zhǔn)試片表面積,T—結(jié)垢時(shí)間,V—結(jié)垢速度(mg/年),見表1。

        通過計(jì)算,六個(gè)掛片單位面積上的平均結(jié)垢速度為36.2708mg/年,見表2。

        通過計(jì)算,得出單位面積上的平均結(jié)垢速度為6.045mg/年,阻垢效率達(dá)84%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,固體緩釋性阻垢劑在三元采出液中是逐漸溶解的,具有很好的緩蝕阻垢效果。

        2.3 試片表面形貌的對(duì)比與分析

        (1)試片表面形貌觀察對(duì)比。圖3、4分別為試片在未加入HYM和加入HYM的三元采出液中循環(huán)15天的表面形貌。其差別之大顯而易見。

        表1 掛片在未加HYM的采出液中循環(huán)15天的增重情況

        表2 掛片在加入HYM的采出液中循環(huán)15天的增重情況

        (2)掃描電鏡分析。圖5是試片在未加入HYM和加入HYM的三元采出液中循環(huán)15天的掃描電鏡分析照片。

        圖 2

        圖 3

        圖 4

        圖5 試片在未加入HYM和加入HYM的三元采出液中循環(huán)15天的掃描電鏡分析照片

        從掃描電鏡的對(duì)比照片中,可以明顯看出HYM的阻垢效果。

        3 應(yīng)用

        圖6為固體緩釋性阻垢劑在三元復(fù)合驅(qū)油井中的應(yīng)用示意圖。把一個(gè)檢泵周期內(nèi)能夠溶解的HYM放在抽油泵下端的篩管中,當(dāng)三元采出液流過時(shí),HYM緩慢溶解,將阻垢劑的有效成分釋放出來。這樣就可以阻止和緩解抽油泵、抽油桿和油管表面的結(jié)垢。

        圖6 固體緩釋性阻垢劑在三元復(fù)合驅(qū)油井中的應(yīng)用示意圖

        4 結(jié)語

        (1)PVA1788具有較好的水溶性,并與有機(jī)阻垢劑EDTMPS具有很好的相容性,本課題中所要求的載體最為合適。

        (2)EDTMPS是一種高效有機(jī)阻垢劑,只要加入很少的藥劑,就能螯合它幾千甚至幾萬倍的鈣、鎂離子。而腐植酸鉀對(duì)垢體具有較好的分散作用,二者復(fù)配能起到雙重阻垢作用。

        (3)多元醇(丙三醇或丙二醇),含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的羥基(-OH),具有很好的親水性,讓多元醇中的羥基接枝到聚乙烯醇上,使聚乙烯醇中羥基數(shù)量增多,這樣就達(dá)到了增大溶解度的目的。

        (4)實(shí)驗(yàn)證明,HYM具有優(yōu)良的緩釋性防垢阻垢的效果,可使三元采出液的總硬度由1.168mmol/L降至0.05mmol/L;阻垢率達(dá)到84%。

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