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%。