硫酸盐固体防垢剂在轮南油田的应用研究_黄雪松

硫酸盐固体防垢剂在轮南油田的应用研究黄雪松1刘强1张勇2张胜利1(1.中原油田分公司采油工程技术研究院2.中原油田分公司天然气产销厂)摘要针对塔里木轮南油田油井BaSO4垢的特点,研究开发出了以羟乙基化磷酸的多元醚、马来酸酐-乙酸乙烯脂共聚物+有机磷酸为主剂的两种防垢剂;针对轮南油田油井的生产方式,研究了固体防垢剂的加药工艺。主题词BaSO4防垢剂固体防垢剂制作工艺固体防垢剂加药工艺1防垢剂的国内外现状及发展趋势目前,国内外防垢剂种类繁多,针对不同的应用范围都有相应的防垢剂,防垢剂的作用机理也各不相同。国内外油田常用的防垢剂主要有:无机多磷酸盐防垢剂、聚合物防垢剂、有机磷防垢剂三大类,作用机理主要为低限抑制、晶格畸变、整合、静电斥力等。表1是国内外油田常用的聚合物类硫酸盐防垢剂应用介绍。表1主要聚合物类硫酸盐防垢抑制剂抑制剂盐类沉积应用范围防护率,%聚丙烯酸,聚甲基丙烯酸钙、钡的碳酸盐与硫酸盐产层、油井、热交换器68～702-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸或与丙烯酸的共聚物硫酸钡(锶)垢,硫酸钙垢油井、海水蒸发器注水系统90～100碱金属的聚磷酸盐(无机聚磷酸盐)硫酸盐与钙的碳酸盐油井,管线、泵、原油处理装置80羟乙基化磷酸的多元醚钙的碳酸盐,钙与钡的硫酸盐油井、管线、泵装置、产层90～100羟乙基化磷酸的胺与氨基醇硫酸盐与钙的碳酸盐油井100羟乙基化磷酸的单元醇硫酸盐与钙的碳酸盐油井、管线、热交换器、产层100有机聚磷酸酯钙的碳酸盐,钙与钡的硫酸盐石油与天然气井、出口管线、热交换器、产层100羟基乙叉二膦酸钙的硫酸与碳酸盐油井、产层近井地带、原油处理系统90～100腈基三甲基膦酸钙的碳酸盐与硫酸盐油井、产层、矿场设备高于90马来酸酐与丙烯酸共聚物硫酸盐与钙的碳酸盐各种设备高于90马来酸酐-乙酸乙烯脂共聚物+有机磷酸硫酸钡(锶)垢,硫酸钙垢产层、油井90在防垢剂的研究与应用领域国内外油田的发展趋势基本一致,一方面研究开发具有一剂多效的防垢剂,即同时具有防垢、防腐、防蜡等功能的药剂,另外随着全球环保意识的增强,开发绿色环保型防垢剂也是主要研究方向;另一方面是在防垢剂的加药工艺研究上,针对不同的生产环节,最大限度地发挥防垢剂的现场加药效果。塔里木轮南油田自1997年开始发现井下油管结垢,油管内壁结垢厚3～8mm。结垢特征是从上至下结垢越来越致密、坚固,通过多晶X射线衍射法分析,BaSO4占总结垢量的90%以上,由于没有好的除垢方法,作业后油管全部报废,造成较大的损失,而且结垢对油管的腐蚀有促进作用,截止2001年12月已发现油管结垢井20多井次。2轮南油田油井硫酸钡防垢剂的研究轮南油田的油井介质复杂,一方面钙离子含量极高(8000～12000mg/l),镁、铁离子含量也较高,钡离子含量200mg/l,只有找到优先络合钡离子的防垢剂才能避免高钙离子和其它成垢离子的影响;另一方面轮南油田井下油层温度高达120～140℃,大部分防垢剂在超过100℃高温下会失去防垢效果;另外轮南油田油井产量高、流速快,相对钡离子含量较低,要求防垢剂有很好的分散性才能在油井介质产出的较短时间内有效络合钡离子,实现防垢效果,而只有聚合物类防垢剂才有可能满足这些条件。根据轮南油田油井结垢特性,确定了防垢剂的配方主要由防垢剂、盐抑制剂和分散剂组成,防垢剂主要为鳌合物型抑制剂,这是一种能与钡离子有效“联结”,又能够阻碍这些离子与硫酸根离子起反应的物质。当按照这些物质的化学计算量配用时,可以获得高的使用效率。但当饱和值过大时,使用这些抑制剂在经济上是不合算的,为此加入一些盐抑制剂和分散剂,盐抑266石油与天然气化工2002制剂主要是由氮、碳、氧、氢组成的有机物及无机物。3轮南油田油井硫酸钡防垢剂的评价结合轮南油田油井的生产方式及生产参数,在室内首先对防垢剂进行性能评定,内容有防垢性、热稳定性、腐蚀性等。3.1防垢率防垢性评定及防垢率计算方法依照标准SY/T5673—93油田用防垢剂性能评定方法。试验介质采用轮南油田油井产出液,引入Ba2+200mg/l,试验温度60℃,评价结果见表2。表2防垢剂的效果评价样品名称阻垢率,%样品浓度,mg/l205080100120聚丙烯酸,聚甲基丙烯酸32243243352-丙烯酰胺-2-甲基丙基磺酸或与丙烯酸的共聚物2532312435碱金属的聚磷酸盐1213343224羟乙基化磷酸的多元醚1422457475羟乙基化磷酸的胺与氨基醇2030293516羟乙基化磷酸的单元醇1421322424有机聚丙烯酸4032426368羟基乙叉二膦酸3536253425马来酸酐-乙酸乙烯脂共聚物+有机磷酸2432547478阻垢率评价试验结果表明:有机聚丙烯酸、羟乙基化磷酸的多元醚、马来酸酐-乙酸乙烯脂共聚物+有机磷酸三种阻垢剂对于轮南油田污水具