CN114656045A - 一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂，包括如下重量百分比的各组分：马来酸为4.0％‑29.0％，氨基三甲叉磷酸为2.0％‑9.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.5％‑4.0％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％‑5.0％，葡萄糖酸根为3.0％‑15.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为4.0％‑10.0％，余量为水。通过马来酸与其它物质的复配，借助组分间的协同作用，提高防垢效果，尤其适用于高盐高氯工况下的防垢，减少对环境的影响，由于良好的协同效应，防垢性能更优，由此取得更大的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工防垢技术领域，具体涉及一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的飞速发展，能源供应日趋紧张，全世界对能源的关注和重视大大提高。结垢是油气开采和集输中的一个重要技术问题，地层水中含有高浓度易结垢盐离子，在采油过程中压力、温度或水成分变化改变了原先的化学平衡而产生垢。垢质坚硬且难以去除，油田管道结垢不仅使生产效率降低，维护时也会造成资金的浪费，并造成管道内径缩小，管线压降增大，给油田的后期开发带来困难和巨大经济损失。随着我国油田开发进入中后期，油田地层开采环境不断恶化，许多油田成为高盐、高氯工况，结垢问题日益严峻。一方面，高盐高氯的介质环境在开采过程中极易发生结垢现象，而且垢质坚硬；另外，油田注入水组成复杂(如矿化度过高)，在不同地层环境中能够发生各种物理或化学反应，结合地层内高盐高氯的环境介质，产生结构和成分复杂的垢型。最常用的防垢方法是投加防垢剂。防垢剂种类繁多，有无机聚磷酸盐、有机多元醇磷酸酯、有机磷酸盐、有机磷羧酸、氨基多羧酸盐、羧酸均聚物、羧酸共聚物和天然化合物，其阻垢效果各有其优点及针对性。
公开号为“CN103803721A”专利提供了一种制盐专用防垢剂,是由淀粉葡萄糖酸醋,木质素磺酸钠,衣康酸-苹果酸-焦磷酸钠调聚物和纯净水按一定的比例配制而成，本发明制备的防垢剂加入到制盐工艺卤水中,能够有效防止制盐工艺卤水中的Ca2+、Mg2+产生难溶盐结晶，现有技术对于高盐高氯环境中的阻垢处理，主要是针对水系统，且对于此环境下的研究还不够深入，它应用的环境是制盐工况，单纯高盐高氯环境下效果较好，但是其对于石油生产领域内的高盐高氯环境没有研究，对于石油生产领域内的高盐高氯工况中的防垢阻垢作业缺少支撑；公开号为“CN101607766”专利公开了一种用于高碱高氯循环冷却水的缓蚀阻垢剂的制备,原料由聚环氧琥珀酸、2-膦酸丁烷1,2,4三羧酸、缓蚀增效剂、葡萄糖酸钠、烷基环氧羧酸盐,苯骈三氮唑等，现有技术提供一种可以在高碱高氯循环冷却水中具有良好的缓蚀阻垢性能的低磷环境友好型的缓蚀阻垢剂，但是配方复杂昂贵，不容易得到，没有针对高盐环境下的防垢阻垢性能进行进一步的研究；文献《广州化工》2016.2.23提供的缓蚀阻垢剂适用于高氯高盐的重油采出水，阻垢率可以达到85％以上，但是其没有针对油水混合介质的防垢阻垢性能进行深入研究。
上述公开的和目前常用的防垢剂不能够适应油田现有的高盐高氯环境介质特点，介质中高浓度的盐离子和氯离子能够影响常规防垢剂的吸附及与离子的络合过程，导致防垢剂阻垢效果不明显。为减缓油田结垢现象，开发适用于高盐高氯工况下的防垢剂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂。采用该方法生产的防垢剂，生产成本低、生产过程安全，所生产的适用于高盐高氯工况下的防垢剂能够达到行业标准的要求。
本发明的防垢剂包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为4.0％-29.0％，氨基三甲叉磷酸为2.0％-9.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.5％-4.0％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％-5.0％，葡萄糖酸根为3.0％-15.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为4.0％-10.0％，余量为水。
作为优选，所述的葡萄糖酸根选自葡萄糖酸钠或者葡萄糖酸锌。
作为优选，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为5.0％-20.0％，氨基三甲叉磷酸为4.0％-8.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.6％-3.8％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％-4.0％，葡萄糖酸根为5.0％-12.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为5.0％-9.0％，余量为水。
作为优选，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为15％，氨基三甲叉磷酸为6％，乙二胺四甲叉磷酸为2.5％，羟基乙叉二磷酸钠为3％，葡萄糖酸根为10％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为7％，余量为水。
作为优选，所述防垢剂于需防垢液体中的浓度为100mg/L。
本发明提供的防垢剂的技术效果如下：
(1)将马来酸与氨基三甲叉磷酸、乙二胺四甲叉磷酸、羟基乙叉二磷酸钠、葡萄糖酸根、聚天冬氨酸复配，借助组分间的协同作用，增强防垢效果，特别是高盐高氯工况下的防垢。(2)在配方中添加氨基三甲叉磷酸，它化学稳定性和热稳定性好，与其它防垢剂复配效果良好。(3)引入乙二胺四甲叉磷酸，主要是本产品热稳定性好，具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用，可阻止水中成垢盐类形成水垢。(4)本配方中羟基乙叉二磷酸钠，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物，在高PH值下仍然很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解，它可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，与其它物质复配时，表现出理想的协同效应。(5)本配方中葡萄糖酸根在微晶表面延缓生长的诱导期，同时与钙离子螯合，使晶体发生畸变，并分散成无定型的小颗粒从而到达阻垢的作用。(6)本配方中的聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸溶于水时，高分子阻垢分散剂能发生电离，生成带负电荷的分子链，这些带负电荷的分子链可以与钙离子形成溶于水的络合物。
本发明通过马来酸与其它物质的复配，借助组分间的协同作用，提高防垢效果，尤其适用于高盐高氯工况下的防垢，减少对环境的影响，由于良好的协同效应，防垢性能更优，由此取得更大的社会和经济效益。
作为优选，葡萄糖酸根选自葡萄糖酸钠或者葡萄糖酸锌，成本较低。
作为优选，提供更为优选的不同重量百分比的各个组分。
作为优选，防垢剂于需防垢液体中的浓度为100mg/L，该浓度下，使得防垢剂的防垢效果较好，过高或者过低均会降低除垢效果。
本发明还提供一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂的制备方法，包括如下：
按所述重量百分比将所述马来酸加入反应瓶中，加入所述水并升温溶解，不断搅拌，按相应的所述重量百分比分别滴加所述氨基三甲叉磷酸、所述乙二胺四甲叉磷酸、所述羟基乙叉二磷酸钠、所述葡萄糖酸根、所述聚天冬氨酸或所述聚环氧琥珀酸，在70℃-100℃下反应，冷却后得到适用于高盐高氯工况下的防垢剂。
作为优选，在温度80℃-100℃反应。
作为优选，在温度90℃下反应。
提供的制备方法具有如下技术效果：
方法较为简单，并限定了反应的温度，可使各个组分之间达到较好的协同作用。
作为优选，提供了更为优选的反应温度。
具体实施方式
对于本领域的技术人员应当理解，本发明不受下述实例限制，以下实例仅仅显示本发明的基本原理，主要特征和优点，但不视为本发明的全部技术方案，以下实例并不限制本发明的技术领域，凡具有相同或相似技术特征、简单改变或替换的，均当归属本发明保护范围。
一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为4.0％-29.0％，氨基三甲叉磷酸为2.0％-9.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.5％-4.0％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％-5.0％，葡萄糖酸根为3.0％-15.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为4.0％-10.0％，余量为水。
该防垢剂具有如下效果：(1)将马来酸与氨基三甲叉磷酸、乙二胺四甲叉磷酸、羟基乙叉二磷酸钠、葡萄糖酸根、聚天冬氨酸复配，借助组分间的协同作用，增强防垢效果，特别是高盐高氯工况下的防垢。(2)在配方中添加氨基三甲叉磷酸，它化学稳定性和热稳定性好，与其它防垢剂复配效果良好。(3)引入乙二胺四甲叉磷酸，主要是本产品热稳定性好，具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用，可阻止水中成垢盐类形成水垢。(4)本配方中羟基乙叉二磷酸钠，能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物，在高PH值下仍然很稳定，不易水解，一般光热条件下不易分解，它可与水中金属离子，尤其是钙离子形成六圆环螯合物，与其它物质复配时，表现出理想的协同效应。(5)本配方中葡萄糖酸根在微晶表面延缓生长的诱导期，同时与钙离子螯合，使晶体发生畸变，并分散成无定型的小颗粒从而到达阻垢的作用。(6)本配方中的聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸溶于水时，高分子阻垢分散剂能发生电离，生成带负电荷的分子链，这些带负电荷的分子链可以与钙离子形成溶于水的络合物。
本发明通过马来酸与其它物质的复配，借助组分间的协同作用，提高防垢效果，尤其适用于高盐高氯工况下的防垢，减少对环境的影响，由于良好的协同效应，防垢性能更优，由此取得更大的社会和经济效益。
其中，葡萄糖酸根选自葡萄糖酸钠或者葡萄糖酸锌。
葡萄糖酸根选自葡萄糖酸钠或者葡萄糖酸锌，成本较低。
进一步的，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为5.0％-20.0％，氨基三甲叉磷酸为4.0％-8.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.6％-3.8％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％-4.0％，葡萄糖酸根为5.0％-12.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为5.0％-9.0％，余量为水。
进一步的，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为15％，氨基三甲叉磷酸为6％，乙二胺四甲叉磷酸为2.5％，羟基乙叉二磷酸钠为3％，葡萄糖酸根为10％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为7％，余量为水。
另，防垢剂于需防垢液体中的浓度为100mg/L。
防垢剂于需防垢液体中的浓度为100mg/L，该浓度下，使得防垢剂的防垢效果较好，过高或者过低均会降低除垢效果。
本发明还提供一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂的制备方法，包括如下：
按所述重量百分比将所述马来酸加入反应瓶中，加入所述水并升温溶解，不断搅拌，按相应的所述重量百分比分别滴加所述氨基三甲叉磷酸、所述乙二胺四甲叉磷酸、所述羟基乙叉二磷酸钠、所述葡萄糖酸根、所述聚天冬氨酸或所述聚环氧琥珀酸，在70℃-100℃下反应，冷却后得到适用于高盐高氯工况下的防垢剂。
提供的制备方法具有如下技术效果：
方法较为简单，并限定了反应的温度，可使各个组分之间达到较好的协同作用。
进一步的，在温度80℃-100℃反应。
优选的，在温度90℃下反应。
如下，通过具体的多种实施例采用上述提到的方法来制备多种不同组分含量的防垢剂。
具体的，见下表实施例A-J:
表1：配制防垢剂的各单剂纯品重量百分比例及反应温度
实验一：
根据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5637---1993《油田用防垢剂性能评定方法》对上述各个实施例的防垢剂的防垢率进行测定。考察不同单体配比在高盐高氯工况下防垢率，结果见如下表2。
| 防垢剂 | 防垢率(％) |
| A | 81.5 |
| B | 83.4 |
| C | 80.7 |
| D | 81.2 |
| E | 85.6 |
| F | 87.1 |
| G | 86.7 |
| H | 88.3 |
| I | 84.9 |
| J | 82.8 |
表2不同单体配比对共聚物防垢率的影响
实验2：
在实验过程中，采用配制油田油水混合物样品或者采集油田现场的油水混合物，利用高温高压反应釜模拟现场蒸汽加热装置的换热界面温度及油水混合物的压力，上述制备的多个实施例的防垢剂分别直接加入油水混合物中，进行油田油水混合物水相结垢性实验，油田采出水水质见表3
| 离子名称 | 离子浓度(mg/L) |
| K<sup>+</sup> | 455.27 |
| Na<sup>+</sup> | 15089.40 |
| Ca<sup>2+</sup> | 1521.50 |
| Cl<sup>-</sup> | 19005.93 |
| SO<sup>2-</sup> | 2452.50 |
表3油田采出水水质
将油田采出水置于实验室高温高压模拟蒸汽加热器装置中，180℃恒温加热2小时，冷却后取出溶液，检测此时剩余的钙离子浓度，计算防垢剂的阻垢率，实验结果如下表：
表4不同防垢剂性能对比
显示出，在合适药剂用量时，本发明提供的防垢剂的阻垢率较高。
由上表可知，药剂用量为100mg/L时，防垢效果最佳。
Claims (8)
1.一种适用于高盐高氯工况下的防垢剂，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为4.0％-29.0％，氨基三甲叉磷酸为2.0％-9.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.5％-4.0％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％-5.0％，葡萄糖酸根为3.0％-15.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为4.0％-10.0％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂，其特征在于，所述葡萄糖酸根选自葡萄糖酸钠或者葡萄糖酸锌。
3.根据权利要求1所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为5.0％-20.0％，氨基三甲叉磷酸为4.0％-8.0％，乙二胺四甲叉磷酸为0.6％-3.8％，羟基乙叉二磷酸钠为2.0％-4.0％，葡萄糖酸根为5.0％-12.0％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为5.0％-9.0％，余量为水。
4.根据权利要求3所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
马来酸为15％，氨基三甲叉磷酸为6％，乙二胺四甲叉磷酸为2.5％，羟基乙叉二磷酸钠为3％，葡萄糖酸根为10％，聚天冬氨酸或聚环氧琥珀酸为7％，余量为水。
5.根据权利要求1所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂，其特征在于，所述防垢剂于需防垢液体中的浓度为100mg/L。
6.一种制备权利要求1-5所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下：
按所述重量百分比将所述马来酸加入反应瓶中，加入所述水并升温溶解，不断搅拌，按相应的所述重量百分比分别滴加所述氨基三甲叉磷酸、所述乙二胺四甲叉磷酸、所述羟基乙叉二磷酸钠、所述葡萄糖酸根、所述聚天冬氨酸或所述聚环氧琥珀酸，在70℃-100℃下反应，冷却后得到适用于高盐高氯工况下的防垢剂。
7.根据权利要求6所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂的制备方法，其特征在于，在温度80℃-100℃反应。
8.根据权利要求7所述的适用于高盐高氯工况下的防垢剂的制备方法，其特征在于，在温度90℃下反应。
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