低渗透油藏注水开发缓蚀阻垢剂的合成及性能研究

蔺广宙，伍辉

（延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西延安717600）

低渗透油藏开发普遍采用的阻垢剂和缓蚀剂直接投放的方式来解决油田结垢和腐蚀的问题。而液体的阻垢剂非常容易挥发，往往还没等发挥作用就被冲走了，井管管壁上只有着药点处受到了保护，其他地方的管壁相当于完全裸露在易腐蚀易结垢的环境当中。缓蚀剂需要特定的投放仪器进行投放，工序繁琐投放的缓蚀剂实际发挥效果的剂量不多[1]。而且缓蚀剂由于无法连续投放，加药设备可能会造成加药量不均、不足等情况，实际的除垢和缓蚀效果大打折扣。

针对上述一系列问题，将阻垢剂和缓蚀剂进行复配，不仅可以投放一次就起到长期有效的作用，还能大大减少投放成本，减少维护管道的时间和费用，延长低渗漏油藏注水管道的寿命。

1 缓蚀阻垢剂的合成

在容量为300mL 的容量瓶中量取150mL 的蒸馏水，加入6mL 丙烯酸甲，在30℃的条件搅拌，加入一定量的环氧氯丙烷，在鼓风恒温箱中恒温存放2h 后，再向该溶液中加入一定量的组阻垢剂溶液，将上述溶液升温至80℃，在其在恒温状态下反应1h，冷却到室内温度，加入一定量的氢氧化钾，再加入100mL 蒸馏水，用氢氧化钠溶液将该溶液pH 值降到11～12 左右，将溶液放入鼓风恒温箱恒温3h，CaCO3阻垢率随着溶液的浓度的增加而不断提高，反应后的溶液加入丙烯酸和甲基丙硫酸共聚物，搅拌20min 凝固后，得到复合型缓蚀阻垢剂。

复配成功的缓蚀阻垢剂在室内温度下呈淡黄色，是随着室内湿度不断升高而粘性升高的固体，该固体可随着水流直接进入油田管道。

2 实验仪器与试剂

2.1 实验仪器

实验中所使用的主要实验仪器见表1。

表1 主要实验仪器

2.2 缓蚀阻垢剂阻垢、缓蚀性能测试

量取5g CaCl2和3g 的MgCl2，放在300mL 的容量瓶中，加入200mL 的蒸馏水后，等待自然沉淀。 将1g KCl,7g NazCO2,0.5gNa2SO2， 放入容量500mL 的蒸馏水中，倒入刚刚等待自然沉降的溶液，充分搅拌摇晃均匀，将两种溶液混合在一起，转移到1000mL 的容量瓶中。

将混合溶液平均分为三份，倒入三个容量一致的容量瓶，命名为溶液a，溶液b 和溶液c。保证三份实验溶液无论是质量上还是所处的温度环境上在前期都是一致的。

将溶液a 中加入市面上购买的阻垢剂，充分搅拌均匀，倒入锥形瓶放置2h，将溶液b 中加入缓蚀剂，充分搅拌均匀同样放置2h。在溶液c 中加入1mL 复配好的固态缓蚀阻垢剂，搅拌摇晃容量瓶使其充分反应，倒入锥形瓶内塞好瓶塞，再次充分摇晃。现在c 溶液为加了缓蚀阻垢剂的加药溶液。将三种溶液均放在温度为40℃的电热恒温箱中恒温20h，对比三种溶液的情况。

3 实验结果分析

观察对比三组实验溶液的变化情况，如表2所示。

表2 三组溶液咪哩琳、PESA 浓度对比

本实验采用了静态阻垢法和恒温放置法，对市面上常见的阻垢剂的阻垢性能以及的常见的缓蚀剂，并通过复配实验加工出融合阻垢剂和缓蚀剂两种常见管道保养剂的新型固态缓蚀阻垢剂对配置出同A3 金属材料化学物质相似的自配溶液的缓蚀性能进行了对比研究[2]。

由图1 可知：单独使用阻垢剂时，溶液a 中的硅元素逐渐增多，合成物的阻垢率较低，但如果一旦剂量使用过大，就会导致阻垢剂大量挥发，反而会影响阻垢剂的使用效果。

图1 硅元素含量变化

由图2 所知：缓蚀剂中的氯乙酸是提高缓蚀剂缓蚀效果的关键，这其中的原理是因为氯乙酸中的与咪哩琳反应对金属表面产生保护层的效果，但氯乙酸反应不完全导致缓蚀剂水溶性效果不理想，缓蚀剂很难融入管道中的流动水中，缓释率很低[1]。在温度上升到50℃以上时候，缓蚀剂的缓蚀效果也会得到提升。要想使管道内温度提高到50℃，就必需借助仪器，长时间的高温也会降低管道耐用性，种种原因都对缓蚀剂发挥作用造成了阻碍。

图2 氯乙酸含量变化

由图3 可以看出：复配出的缓蚀阻垢剂硅含量大大高于单纯的阻垢剂，由于硅酸本身有自聚合的作用，从单硅酸自聚合呈多硅酸阻垢剂的挥发性得到有效的抑制，缓蚀剂和阻垢剂之间存在着协同作用，但是必需找到正确的比例，在PESA浓度较高的时候，阻垢率达到80%左右，缓释率却也明显下跌，只有在PESA 浓度达到40mg/L 的时候，缓蚀阻垢剂的阻垢效果和缓蚀效果才都是最佳并超过单独的缓蚀剂、阻垢剂的。

图3 PESA 浓度变化

4 实验结果讨论

实验运用三项对比的实验方法，结合Design Expert 软件，进行市面常规缓蚀剂与阻垢剂的等容量复配实验。利用同剂量试验品不同反应原理对咪哩琳、PESA 浓度测试数据整理为实验表格，如果以阻垢剂的阻垢率作为实验响应值时发现，常规缓蚀剂与常规阻垢剂之间相互作用不明显。但是在计算机精密的计算下，我们获取了缓蚀剂和阻垢剂的最佳比例调配方案。

咪哩琳、PESA 的比例不同的情况下缓蚀剂和阻垢剂的排斥冲突反应和相互融合的反应都不同，结论如下：

1）当咪哩琳、PESA 的比例是1∶2 的时候，缓蚀阻垢剂具有很高的缓蚀性，但是含水量不足，在管道中粘性低，可能会出现尚未发挥作用就被水冲走的现象，控蚀效果不佳。

2）当咪哩琳、PESA 的比例是1.15∶2 的时候，缓蚀阻垢剂的缓蚀效果有所下降，但是含水量适中粘性较好，缓蚀剂可以充分的发挥作用，不影响整体效果。但此比例下的咪哩琳只是附着在缓蚀阻垢剂的表面，发挥效应时间较短。

综合上述1）、2）两点，咪哩琳、PESA 的比例控制在1.35∶2.26 时，缓蚀阻垢剂在模拟管道中发挥的效果是最好的，既有充足的含水量保证缓蚀阻垢剂的粘性，又可以长久持续地发挥阻垢和缓蚀的效果。缓蚀阻垢剂的制备过程通过实验不断完善之后，扩散能力也会进一步加大，那么在未来同一面积的油田管道所用的缓蚀阻垢剂用量大大减少，有效的控制了管道维护的费用，经过计算平均单价为8,843 元/t，而单独购买阻垢剂和缓蚀剂的平均成本要远高于这个价格。因此可以广泛地应用在生产当中。

5 结束语

本实验对阻垢剂和缓蚀剂进行二次复配，实验采用静态阻垢法，用同一金属溶液对阻垢剂、缓蚀剂和复配后的缓蚀阻垢剂作了反应对比试验。研究制作固态缓蚀阻垢剂，固态缓蚀阻垢剂在性能上比传统的阻垢剂和缓蚀剂得到了较大提升。但实验周期较短，本身实验需要较长的观察期，因此该实验还有待进一步完善和研究，本实验复配出的缓蚀阻垢剂材料简单，也未能进行实地考察试验，实际使用效果仍需要验证。