低滲透油藏注水開發緩蝕阻垢劑的合成及性能研究

藺廣宙，伍輝

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西延安717600）

低滲透油藏開發普遍采用的阻垢劑和緩蝕劑直接投放的方式來解決油田結垢和腐蝕的問題。而液體的阻垢劑非常容易揮發，往往還沒等發揮作用就被沖走了，井管管壁上只有著藥點處受到了保護，其他地方的管壁相當于完全裸露在易腐蝕易結垢的環境當中。緩蝕劑需要特定的投放儀器進行投放，工序繁瑣投放的緩蝕劑實際發揮效果的劑量不多[1]。而且緩蝕劑由于無法連續投放，加藥設備可能會造成加藥量不均、不足等情況，實際的除垢和緩蝕效果大打折扣。

針對上述一系列問題，將阻垢劑和緩蝕劑進行復配，不僅可以投放一次就起到長期有效的作用，還能大大減少投放成本，減少維護管道的時間和費用，延長低滲漏油藏注水管道的壽命。

1 緩蝕阻垢劑的合成

在容量為300mL 的容量瓶中量取150mL 的蒸餾水，加入6mL 丙烯酸甲，在30℃的條件攪拌，加入一定量的環氧氯丙烷，在鼓風恒溫箱中恒溫存放2h 后，再向該溶液中加入一定量的組阻垢劑溶液，將上述溶液升溫至80℃，在其在恒溫狀態下反應1h，冷卻到室內溫度，加入一定量的氫氧化鉀，再加入100mL 蒸餾水，用氫氧化鈉溶液將該溶液pH 值降到11～12 左右，將溶液放入鼓風恒溫箱恒溫3h，CaCO3阻垢率隨著溶液的濃度的增加而不斷提高，反應后的溶液加入丙烯酸和甲基丙硫酸共聚物，攪拌20min 凝固后，得到復合型緩蝕阻垢劑。

復配成功的緩蝕阻垢劑在室內溫度下呈淡黃色，是隨著室內濕度不斷升高而粘性升高的固體，該固體可隨著水流直接進入油田管道。

2 實驗儀器與試劑

2.1 實驗儀器

實驗中所使用的主要實驗儀器見表1。

表1 主要實驗儀器

2.2 緩蝕阻垢劑阻垢、緩蝕性能測試

量取5g CaCl2和3g 的MgCl2，放在300mL 的容量瓶中，加入200mL 的蒸餾水后，等待自然沉淀。 將1g KCl,7g NazCO2,0.5gNa2SO2， 放入容量500mL 的蒸餾水中，倒入剛剛等待自然沉降的溶液，充分攪拌搖晃均勻，將兩種溶液混合在一起，轉移到1000mL 的容量瓶中。

將混合溶液平均分為三份，倒入三個容量一致的容量瓶，命名為溶液a，溶液b 和溶液c。保證三份實驗溶液無論是質量上還是所處的溫度環境上在前期都是一致的。

將溶液a 中加入市面上購買的阻垢劑，充分攪拌均勻，倒入錐形瓶放置2h，將溶液b 中加入緩蝕劑，充分攪拌均勻同樣放置2h。在溶液c 中加入1mL 復配好的固態緩蝕阻垢劑，攪拌搖晃容量瓶使其充分反應，倒入錐形瓶內塞好瓶塞，再次充分搖晃。現在c 溶液為加了緩蝕阻垢劑的加藥溶液。將三種溶液均放在溫度為40℃的電熱恒溫箱中恒溫20h，對比三種溶液的情況。

3 實驗結果分析

觀察對比三組實驗溶液的變化情況，如表2所示。

表2 三組溶液咪哩琳、PESA 濃度對比

本實驗采用了靜態阻垢法和恒溫放置法，對市面上常見的阻垢劑的阻垢性能以及的常見的緩蝕劑，并通過復配實驗加工出融合阻垢劑和緩蝕劑兩種常見管道保養劑的新型固態緩蝕阻垢劑對配置出同A3 金屬材料化學物質相似的自配溶液的緩蝕性能進行了對比研究[2]。

由圖1 可知：單獨使用阻垢劑時，溶液a 中的硅元素逐漸增多，合成物的阻垢率較低，但如果一旦劑量使用過大，就會導致阻垢劑大量揮發，反而會影響阻垢劑的使用效果。

圖1 硅元素含量變化

由圖2 所知：緩蝕劑中的氯乙酸是提高緩蝕劑緩蝕效果的關鍵，這其中的原理是因為氯乙酸中的與咪哩琳反應對金屬表面產生保護層的效果，但氯乙酸反應不完全導致緩蝕劑水溶性效果不理想，緩蝕劑很難融入管道中的流動水中，緩釋率很低[1]。在溫度上升到50℃以上時候，緩蝕劑的緩蝕效果也會得到提升。要想使管道內溫度提高到50℃，就必需借助儀器，長時間的高溫也會降低管道耐用性，種種原因都對緩蝕劑發揮作用造成了阻礙。

圖2 氯乙酸含量變化

由圖3 可以看出：復配出的緩蝕阻垢劑硅含量大大高于單純的阻垢劑，由于硅酸本身有自聚合的作用，從單硅酸自聚合呈多硅酸阻垢劑的揮發性得到有效的抑制，緩蝕劑和阻垢劑之間存在著協同作用，但是必需找到正確的比例，在PESA濃度較高的時候，阻垢率達到80%左右，緩釋率卻也明顯下跌，只有在PESA 濃度達到40mg/L 的時候，緩蝕阻垢劑的阻垢效果和緩蝕效果才都是最佳并超過單獨的緩蝕劑、阻垢劑的。

圖3 PESA 濃度變化

4 實驗結果討論

實驗運用三項對比的實驗方法，結合Design Expert 軟件，進行市面常規緩蝕劑與阻垢劑的等容量復配實驗。利用同劑量試驗品不同反應原理對咪哩琳、PESA 濃度測試數據整理為實驗表格，如果以阻垢劑的阻垢率作為實驗響應值時發現，常規緩蝕劑與常規阻垢劑之間相互作用不明顯。但是在計算機精密的計算下，我們獲取了緩蝕劑和阻垢劑的最佳比例調配方案。

咪哩琳、PESA 的比例不同的情況下緩蝕劑和阻垢劑的排斥沖突反應和相互融合的反應都不同，結論如下：

1）當咪哩琳、PESA 的比例是1∶2 的時候，緩蝕阻垢劑具有很高的緩蝕性，但是含水量不足，在管道中粘性低，可能會出現尚未發揮作用就被水沖走的現象，控蝕效果不佳。

2）當咪哩琳、PESA 的比例是1.15∶2 的時候，緩蝕阻垢劑的緩蝕效果有所下降，但是含水量適中粘性較好，緩蝕劑可以充分的發揮作用，不影響整體效果。但此比例下的咪哩琳只是附著在緩蝕阻垢劑的表面，發揮效應時間較短。

綜合上述1）、2）兩點，咪哩琳、PESA 的比例控制在1.35∶2.26 時，緩蝕阻垢劑在模擬管道中發揮的效果是最好的，既有充足的含水量保證緩蝕阻垢劑的粘性，又可以長久持續地發揮阻垢和緩蝕的效果。緩蝕阻垢劑的制備過程通過實驗不斷完善之后，擴散能力也會進一步加大，那么在未來同一面積的油田管道所用的緩蝕阻垢劑用量大大減少，有效的控制了管道維護的費用，經過計算平均單價為8,843 元/t，而單獨購買阻垢劑和緩蝕劑的平均成本要遠高于這個價格。因此可以廣泛地應用在生產當中。

5 結束語

本實驗對阻垢劑和緩蝕劑進行二次復配，實驗采用靜態阻垢法，用同一金屬溶液對阻垢劑、緩蝕劑和復配后的緩蝕阻垢劑作了反應對比試驗。研究制作固態緩蝕阻垢劑，固態緩蝕阻垢劑在性能上比傳統的阻垢劑和緩蝕劑得到了較大提升。但實驗周期較短，本身實驗需要較長的觀察期，因此該實驗還有待進一步完善和研究，本實驗復配出的緩蝕阻垢劑材料簡單，也未能進行實地考察試驗，實際使用效果仍需要驗證。