CN114940892A - 一种释放速率可控的固体防蜡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种释放速率可控的固体防蜡剂，以防蜡组分、发泡剂、助发泡剂、成核剂和增重剂为主要原料，依次采用混炼、破碎、模压发泡等工艺制备得到。本发明通过调控固体防蜡剂中泡孔的尺寸均匀性及平均直径，有效控制固体防蜡剂的释放速率并保证较高的防蜡率；可根据每口油井的实际产油量来投放不同释放速率的固体防蜡剂，以满足油井产量的差异化。本发明所述固体防蜡剂在凝析油在开采的过程中，可根据应用要求有效调控防蜡组分的释放速率，达到一次加药长期有效防蜡的效果，加强对管道的保护，确保油田的正常生产，降低维护成本，适合推广使用。

Description

一种释放速率可控的固体防蜡剂及其制备方法

技术领域

本发明属于页岩气开采凝析油技术领域，具体涉及一种释放速率可控的固体防蜡剂及其制备方法。

背景技术

清洁化、低碳化、多元化是全球能源转型主要方向，天然气与可再生能源等能源需求不断上升，天然气迎来了黄金发展期，2020年我国天然气消费量约3000亿方左右，预计2030年在能源消费结构中占比15％，常规油气开发已进入中后期，非常规油气资源是常规油气的4倍以上，非常规油气的高效开发是保障国家能源安全的重大需求，来自凝析气藏的凝析油是一种主要由低碳轻烃组成的特殊原油，其分布广泛，储量丰富，有研究表明，全球可开采的凝析油资源超过500亿吨，被认为是一种可代替传统化石燃料的优质油气资源。

然而凝析油在开采的过程中随着温度、压力的降低，原本溶解在凝析油中的石蜡就会结晶析出、长大沉积在管道表面，造成蜡堵问题，管道被堵给油田的正常开采带来很大的影响，使得油田的产油量大大降低。为了解决凝析油在开采过程中出现的蜡堵问题，通常采用物理机械清蜡和化学防蜡两种方法，机械清蜡方法的成本较高而且不能够从根本上解决凝析油在开采过程中的蜡堵问题，化学防蜡就是向油井中投放防蜡剂，而传统的投加液体防蜡剂的方法存在易挥发，加药难度大，防蜡周期短，成本高等一系列问题；而现有固体防蜡剂同样存在释放速率不可控，防蜡效果不稳定等问题。因此，开发高效的释放速率可控的固体防蜡剂成为凝析油开采的迫切需求。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供放速率可控的固体防蜡剂，其具有较好的缓释效果，防蜡效果好，有效防蜡周期较长，且涉及的制备方法操作简便，原材料来源广，价格低廉，适用于解决油井管道和集输管线等领域的蜡堵问题，具有非常重要的实际应用价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种释放速率可控的固体防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将防蜡组分、发泡剂、助发泡剂、成核剂和增重剂加入转矩流变仪中进行混炼，冷却；

2)将步骤1)所得产物用破碎机打碎成颗粒状，将所得破碎颗粒然后进行干燥；

3)将步骤2)干燥后的颗粒加入到模具中，使颗粒均匀的填满模具，然后将模具放入到热压机中进行模压发泡，模压结束后快速卸压，冷却定型，即得所述释放速率可控的固体防蜡剂。

上述方案中，步骤1)中各组分及其所占的质量百分比包括：防蜡组分95.4～98％，发泡剂0.5～1.5％，助发泡剂0.2～0.6％，成核剂0.2～1％，增重剂0.5～1.5％。

优选的，所述发泡剂与成核剂之间的质量比为1:(0.7～1.2)。

更优选的，所述发泡剂与成核剂之间的质量比为1:(0.9～1.1)；有利于形成泡孔尺寸均匀性更好的固体防蜡剂。

上述方案中，所述防蜡组分为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，呈为透明固体颗粒，其熔融温度为65～80℃，醋酸乙烯酯的含量为28～40wt％，熔融指数为43～150g/10min。

上述方案中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，呈淡黄色粉末，无毒，在170℃以上分解产生氮气、氨气以及二氧化碳等气体。

上述方案中，所述助发泡剂为氧化锌，呈白色粉末，无毒，氧化锌的加入可以拓宽发泡的温度区间，使得偶氮二甲酰胺在较低的温度下提前分解产生气体。

上述方案中，所述成核剂为纳米碳酸钙，呈白色粉末，无毒；纳米碳酸钙的加入可改善发泡条件，调整所得泡孔形貌和尺寸的均匀性。

上述方案中，所述的增重剂为重晶石粉，呈白色粉末，母料发泡后势必会将其本身的密度，重晶石粉的加入可以增大其密度，确保固体防蜡剂在与油流的接触过程中不容易被冲走。

上述方案中，所述混炼步骤采用的温度为85～95℃，转速为30～60rpm，时间为6-10min。

上述方案中，所述破碎颗粒的尺寸要求为过200目筛。

上述方案中，所述模压发泡步骤采用的发泡温度为165～180℃，压力为8～10MPa，时间为10～15min。

根据上述方案制备的释放速率可控的固体防蜡剂，其内部具有分布较均匀的泡孔结构，泡孔的平均直径可调，泡孔尺寸较均匀(孔径变化幅度为60μm以下)，其中泡孔的平均直径可控制为90～240μm(优选为120～230μm)，防蜡组分在凝析油中的平均释放速率可控制为140～170mg/L/min；其中泡孔的平均直径与发泡剂、成核剂和发泡工艺的调节有关，而泡孔直径的改变直接影响固体防蜡剂的释放速率。

本发明所述释放速率可控的固体防蜡剂适用于解决油气井管道和集输管线的蜡堵问题，其缓释效果好，使用简便，与现有的液体防蜡剂以及传统的固体防蜡剂相比具有有效防蜡周期长、防蜡效果稳定以及价格低廉等优点，凝析油在开采过程中不断与固体防蜡剂接触，防蜡剂逐渐溶解在凝析油中，达到一次加药长其防蜡的效果，解决液体防蜡剂加药困难、防蜡周期短以及成本高等问题以及传统固体防蜡剂释放速率较慢、防蜡效果不稳定等问题；同时可有效避免在非检修期由于油井管道和集输管线的结蜡堵塞引起的停产，提高油气田的生产效率，延长油田管道设备的使用寿命，大大节约人力和物力资源。

本发明通过选择原料来源广泛的防蜡组分，将其与发泡剂、助发泡剂、成核剂等组分混炼之后进行模压发泡，通过调控泡孔的均匀性和平均直径来控制固体防蜡剂的释放速率和防蜡率，有效兼顾较好的防蜡效果和有效防蜡周期(调控防蜡缓释速率)，以满足一次投加防蜡剂，长期保持防蜡效果的实际需要。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明首次提出在防蜡体系中引入基于发泡剂、助发泡剂、成核剂的发泡改性体系，并结合模压发泡工艺，通过调控所得泡孔的尺寸均匀性和平均直径，有效控制固体防蜡剂的释放速率并保证较高的防蜡率，可为固体防蜡剂性能的优化和调控提供一条新思路；

2)本发明所述固体防蜡剂的释放速率可控，防蜡效果稳定，对石蜡具有优良的抑制效果，可有效缓解井筒和集输管道的蜡堵问题，并且可以根据每口油井的实际产油量来投放不同释放速率的固体防蜡剂，以满足油气井产量的差异化；

3)本发明所述固体防蜡剂的缓释效果好，在凝析油的开采过程中，凝析油不断与固体防蜡剂接触，固体防蜡剂均匀释放到凝析油中，达到一次投加，长期防蜡的目的，对管道的有效保护周期长，有利于降低油田的生产和维护成本。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，如无具体说明，采用的试剂为市售化学试剂。

以下实施例中，采用的防蜡组分为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA220，上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供)，呈为透明固体颗粒，熔融温度为72℃，醋酸乙烯酯的含量为28％，熔融指数为150g/10min。

采用的发泡剂为偶氮二甲酰胺，呈淡黄色粉末，无毒，在170℃以上分解产生氮气、氨气以及二氧化碳等气体。

采用的助发泡剂为氧化锌，呈白色粉末，无毒，氧化锌的加入可以拓宽发泡的温度区间，使得偶氮二甲酰胺在较低的温度下提前分解产生气体。

采用的成核剂为纳米碳酸钙，呈白色粉末，无毒。

采用的加重剂为重晶石粉，呈白色粉末，可增加发泡木料的密度，确保固体防蜡剂在与油流的接触过程中不容易被冲走。

采用的凝析油由江汉油田研究院提供，其析蜡温度为20℃。

实施例1

一种释放速率可控的固体防蜡剂，其制备方法包括如下步骤：

1)将乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、偶氮二甲酰胺、氧化锌、纳米碳酸钙以及重晶石加入到转矩流变仪中进行混炼，各组分所占的质量百分比为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物97.5％，偶氮二甲酰胺0.7％，氧化锌0.6％，重晶石0.7％，纳米碳酸钙0.5％，混炼的温度为95℃，转速为50rpm，混炼时间为8min，混炼结束后取出产物，冷却待用。

2)将步骤1)得到的产物用打碎成颗粒状(200目)，然后将所得破碎颗粒室温干燥24h，干燥结束后待用；

3)将干燥后的破碎颗粒加入到模具中，使颗粒均匀地填满模具，然后将模具放入到热压机中进行模压发泡，采用的模压发泡温度为170℃，模压发泡压力为10MPa，模压时间为15min，模压结束后快速卸压，冷却定型，即可得到所述的释放速率可控的固体防蜡剂。

通过测试并计算(获取所得固体防蜡剂的截面形貌图，记录观察到的孔径尺寸和数量，取泡孔直径的平均值；下同)可知：本实施例所制备的防蜡剂中泡孔的平均直径约为130μm，且泡孔尺寸的均匀性较好，其孔径分布范围主要主要为95-146μm。

本实施例所得释放速率可控的固体防蜡剂在70℃的凝析油中的平均释放速率为155mg/L/min，其防蜡率为59.8％。

实施例2

一种释放速率可控的固体防蜡剂，其制备方法包括如下步骤：

1)将乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、偶氮二甲酰胺、氧化锌、纳米碳酸钙以及重晶石加入到转矩流变仪中进行混炼，各组分所占的质量百分比为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物97.1％，偶氮二甲酰胺0.9％，氧化锌0.6％，重晶石0.7％，纳米碳酸钙0.7％，混炼的温度为95℃，转速为50rpm，混炼时间为8min，混炼结束后取出产物，冷却待用；

2)将步骤1)得到的产物用打碎成颗粒状(200目)，然后将所得破碎颗粒室温干燥24h，干燥结束后待用；

3)将干燥后的破碎颗粒加入到模具中，使颗粒均匀地填满模具，然后将模具放入到热压机中进行模压发泡，采用的模压发泡温度为170℃，模压发泡压力为10MPa，模压时间为15min，模压结束后快速卸压，冷却定型，即可得到所述的释放速率可控的固体防蜡剂。

通过测试并计算可知：所制备的防蜡剂中泡孔的平均直径约为220μm，且泡孔尺寸的均匀性很好，其孔径的分布范围主要为182-235μm。

本实施例所得释放速率可控的固体防蜡剂在70℃的凝析油中的平均释放速率为160mg/L/min，其防蜡率为62.7％。

实施例3

一种释放速率可控的固体防蜡剂，其制备方法包括如下步骤：

1)将乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、偶氮二甲酰胺、氧化锌、纳米碳酸钙以及重晶石加入到转矩流变仪中进行混炼，各个组分所占的质量百分比为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物96.7％，偶氮二甲酰胺1％，氧化锌0.6％，重晶石0.7％，纳米碳酸钙1％，混炼的温度为95℃，转速为50rpm，混炼时间为8min，混炼结束后取出产物，冷却待用；

2)将步骤1)得到的产物用打碎成颗粒状(200目)，然后将所得破碎颗粒室温干燥24h，干燥结束后待用；

3)将干燥后的破碎颗粒加入到模具中，使颗粒均匀地填满模具，然后将模具放入到热压机中进行模压发泡，采用的模压发泡温度为170℃，模压发泡压力为10MPa，模压时间为15min，模压结束后快速卸压，冷却定型，即可得到所述的释放速率可控的固体防蜡剂。

通过测试并计算可知：本实施例所制备的防蜡剂中泡孔的平均直径约为220μm，且泡孔尺寸的均匀性很好，其孔径的分布范围主要为198-230μm。

本实施例所得释放速率可控的固体防蜡剂在70℃的凝析油中的平均释放速率为166mg/L/min，其防蜡率为65.9％。

对比例1

一种释放速率可控的固体防蜡剂，其制备方法包括如下步骤：

1)将乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、偶氮二甲酰胺、氧化锌、纳米碳酸钙以及重晶石加入到转矩流变仪中进行混炼，各个组分所占的质量百分比为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物98％，偶氮二甲酰胺0.7％，氧化锌0.6％，重晶石0.7％，混炼的温度为95℃，转速为50rpm，混炼时间为8min，混炼结束后取出产物，冷却待用；

2)将步骤1)得到的产物用打碎成颗粒状(200目)，然后将所得破碎颗粒室温干燥24h，干燥结束后待用；

3)将干燥后的破碎颗粒加入到模具中，使颗粒均匀地填满模具，然后将模具放入到热压机中进行模压发泡，采用的模压发泡温度为170℃，模压发泡压力为10MPa，模压时间为15min，模压结束后快速卸压，冷却定型，即可得到所述的释放速率可控的固体防蜡剂。

通过测试并计算可知：所制备的防蜡剂中泡孔的平均直径约为135μm，但泡孔尺寸的均匀性较差，其孔径的分布范围主要为72-148μm(孔径变化幅度为达76μm)。

本实施例所得释放速率可控的固体防蜡剂在70℃的凝析油中的平均释放速率为150mg/L/min，其防蜡率为58.6％；与实施例1相比，在提升平均释放速率的条件下，防蜡率存在一定程度的下降。

上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种释放速率可控的固体防蜡剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)以防蜡组分、发泡剂、助发泡剂、成核剂和增重剂为主要原料，加入转矩流变仪中进行混炼，冷却；

2)将步骤1)所得产物进行破碎，然后将所得破碎颗粒进行干燥；

3)将步骤2)所得干燥后的破碎颗粒加入模具中，进行模压发泡，卸压，冷却定型，即得所述释放速率可控的固体防蜡剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中各组分及其所占的质量百分比包括：防蜡组分95.4～98％，发泡剂0.5～1.5％，助发泡剂0.2～0.6％，成核剂0.2～1％，增重剂0.5～1.5％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述助发泡剂为氧化锌。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述防蜡组分为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其熔融温度为65～80℃，醋酸乙烯酯的含量为28～40wt％，熔融指数为43～150g/10min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述成核剂为纳米碳酸钙。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混炼步骤采用的温度为85～95℃，转速为30～60rpm，时间为6～10min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模压发泡步骤采用的发泡温度为165～180℃，压力为8～10MPa，时间为10～15min。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的释放速率可控的固体防蜡剂，其特征在于，其内部具有泡孔结构，泡孔的平均直径为90～240μm，防蜡组分在凝析油中的平均释放速率为140～160mg/L/min。