采油系統中固體緩釋性阻垢劑實驗研究

林柏松

（大慶油田創業金屬防腐有限公司，黑龍江 大慶 163000）

1 實驗

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，種類很多。我們要選擇的是溶解度要高、溶解速度要慢，而且還能與有機阻垢劑相容的PVA。根據PVA的溶解度與它的聚合度有關的原理，從多種不同牌號PVA中，經過上百次實驗，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或兩個以上羥基的醇類,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，從而達到對PVA改性的目的。

1.2 有效阻垢成分的選擇

阻垢劑可分為無機阻垢劑和有機阻垢劑，有機阻垢劑的種類很多，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相容性好的有機阻垢劑。通過多次實驗對比，選擇EDTMPS和腐植酸鉀作為有機阻垢劑。從EDTMPS分子式上看，EDTMPS是含有氮的機多元膦酸，屬陰極型阻垢劑，與無機聚磷酸鹽相比，其阻垢率提高3～5倍。能與水混溶，無毒無污染，化學穩定性及耐溫性好，在200℃下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能離解成8個正負離子，因此，可以與多個金屬離子螯合，形成多個單體結構大分子網狀絡合物，松散地分散于水中，使垢體正常結晶晶格被破壞而起到阻垢作用。實踐表明，EDTMPS對鈣、鎂垢、硅酸鹽垢都有很好的阻垢效果。腐植酸鉀則對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

通過多次實驗，確定固體緩釋性阻垢劑的配方如下：PVA1788藥品5g、EDTMPS有機阻垢劑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。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 性能評價

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

采用自制模擬實驗裝置，用掛片對比分析法測定加入阻垢藥劑前后水的結垢速率。實驗裝置如圖2所示：污水的結垢速率通過以下兩個公式計算：D=M/S V=D/T 式中：D—試片單位面積上的所結污垢質量(mg/cm2)，M—標準試片增重(mg)，S—標準試片表面積，T—結垢時間，V—結垢速度(mg/年)，見表1。

通過計算，六個掛片單位面積上的平均結垢速度為36.2708mg/年，見表2。

通過計算，得出單位面積上的平均結垢速度為6.045mg/年，阻垢效率達84%。實驗結果表明，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 試片表面形貌的對比與分析

（1）試片表面形貌觀察對比。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15天的增重情況

表2 掛片在加入HYM的采出液中循環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15天的掃描電鏡分析照片

從掃描電鏡的對比照片中，可以明顯看出HYM的阻垢效果。

3 應用

圖6為固體緩釋性阻垢劑在三元復合驅油井中的應用示意圖。把一個檢泵周期內能夠溶解的HYM放在抽油泵下端的篩管中，當三元采出液流過時，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垢。

圖6 固體緩釋性阻垢劑在三元復合驅油井中的應用示意圖

4 結語

（1）PVA1788具有較好的水溶性，并與有機阻垢劑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。而腐植酸鉀對垢體具有較好的分散作用，二者復配能起到雙重阻垢作用。

（3）多元醇（丙三醇或丙二醇），含有兩個或兩個以上的羥基（-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量增多，這樣就達到了增大溶解度的目的。

（4）實驗證明，HYM具有優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；阻垢率達到84%。