CN115806351A - 一种用于天然气开采的阻垢剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于天然气开采的阻垢剂及其应用，本发明的阻垢剂包括主剂一、主剂二、助剂和任选的水，其中所述主剂一包括聚酰胺‑胺和羟乙基六氢均三嗪，所述主剂二选自聚天门冬氨酸、聚(甲基)丙烯酸和聚马来酸中的至少一种，所述助剂包括亚硫酸氢盐和烷基酚聚氧乙烯醚。本发明提供的阻垢剂不含磷化合物，其在天然气开采过程中既能实现良好的阻垢效果，又能保证含阻垢剂的地矿液简单处理后即可排放或回注，使天然气开采过程变得更加绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于天然气开采技术领域，具体涉及一种用于天然气开采的阻垢剂及其应用。
背景技术
天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，对我国改善能源结构、建设低碳环保社会有着重要的意义。据统计，2020年我国天然气表观消费量为3259.1亿立方米，比2019年消费量高出228.4亿立方米，同比涨幅为7.5％；2020年国内天然气产量为1888亿立方米，满足了58％的表观需求，稍高于去年同期的57.28％，净进口量1299.7亿立方米，同比增加了4.3％。因此，总体上2020年我国天然气消费增长，对外依存度为42％。在天然气开采过程中会带出地矿水，地矿水中含有大量的钙、镁的碳酸、硫酸盐等金属盐。当地矿水还在地层深处时，因为高温高压具有较大的溶解度，难以结垢，但是当地矿水随着天然气开采被带出井筒时，由于温度压力的降低会结垢析出，附在井壁、管道、阀门设备等设施用具的表面或堵塞阀门，影响正常作业。
当前用于天然气开采过程的阻垢剂主要是有机磷或无机磷类的化学阻垢剂，这类阻垢剂对于阻垢具有较好的效果，但是有机磷或无机磷进入地矿水后需要再次处理使得磷化合物达标后才能排放，而这个处理又比较繁琐且成本高。因此，含磷阻垢剂会使得天然气开采过程投入较大的成本。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种不含磷化合物的阻垢剂，其使得在天然气开采过程中既能实现良好的阻垢效果，又能保证含阻垢剂的地矿水简单处理后即可排放或回注，使天然气开采过程变得更加绿色环保。
为此，本发明第一方面提供了一种用于天然气开采的阻垢剂，其包括主剂一、主剂二、助剂和任选的水，其中所述主剂一包括聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，所述主剂二选自聚天门冬氨酸、聚(甲基)丙烯酸和聚马来酸中的至少一种，所述助剂包括亚硫酸氢盐和烷基酚聚氧乙烯醚。
根据本发明的一些实施方式，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂中所述主剂一的质量分数为10wt％-25wt％。
根据本发明的一些实施方式，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂中所述主剂二的质量分数为10wt％-25wt％。
根据本发明的一些实施方式，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂中所述助剂的质量分数为2wt％-5wt％。
根据本发明的一些实施方式，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂包含10wt％-25wt％的主剂一、10wt％-25wt％的主剂二，2wt％-5wt％的助剂，其余为水。
根据本发明的一些实施方式，以所述阻垢剂的总体积计，所述阻垢剂中所述亚硫酸氢盐的含量为1g/L-10g/L。
根据本发明的一些实施方式，所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠和/或亚硫酸氢钾，实际使用时根据体系的氧含量高低适当增加亚硫酸氢钠和/或亚硫酸氢钾的含量。
根据本发明的一些实施方式，所述聚酰胺-胺与羟乙基六氢均三嗪的质量比为(3:1)-(9:1)。
根据本发明的一些实施方式，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂中烷基酚聚氧乙烯醚OP-10的质量分数为2wt％-4wt％，在一些实施例中为2.5wt％-3wt％。
根据本发明的一些实施方式，所述聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的2-6代聚合物中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯醚OP-10。
根据本发明的一些实施方式，所述聚天门冬氨酸的重均分子量为2000-6000，优选为 3000-5000。
根据本发明的一些实施方式，所述聚(甲基)丙烯酸的重均分子量为2000-6000，优选为3000-5000。
根据本发明，所述聚(甲基)丙烯酸指聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸。
根据本发明的一些实施方式，所述聚马来酸的重均分子量为500-4000，优选为1000-3500。
根据本发明，所述阻垢剂通过将主剂一、主剂二、助剂和任选的水混合得到，其中加料顺序和混合方式没有特别要求，可以使用常见的混合方法，以使各组分混合均匀为准。在一些优选的实施方式中，先将助剂和水在常温或高于常温的温度混合均匀，然后加入主剂一并搅拌混合不少于30min，再加入主剂2搅拌混合不少于30min，得到所述阻垢剂。
本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面提供的阻垢剂在天然气开采中的应用。
根据本发明的一些优选实施方式，在所述应用中将所述阻垢剂直接注入地矿液中，其中所述地矿液选自地矿水、脱硫溶液、脱碳溶液和脱硫脱碳溶液中的至少一种。
根据本发明的一些优选实施方式，在所述应用中所述阻垢剂在使用时温度不低于35℃，优选为35℃-90℃，在一些实施例中为40-60℃。
根据本发明的一些优选实施方式，所述应用中所述阻垢剂的用量为单位质量地矿液的 0.5wt％-2wt％。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)使用本发明的阻垢剂能够明显增强地矿水中钙镁离子的溶解度，抑制其结垢析出而堵塞阀门、管道、设备从而取得很好的阻垢效果。
(2)本发明的阻垢剂不含磷化合物，使用后含阻垢剂的废水只需简单生化处理即可排放或回注，更加绿色环保。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而不应被视作对本发明的范围的限定。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。实施例中所使用原料或试剂均为通过市售或采用常规或本领域已知方法即可制得的产品。
实施例中的数据按以下测试方法获得：
阻垢率测试：按石油天然气行业标准SY/T 5673-93《油田用防垢剂性能评定方法》测定。
实施例1
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，由以下质量分数的组分组成：聚酰胺-胺12％、羟乙基六氢均三嗪3％、聚天门冬氨酸15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 2.5％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚天门冬氨酸的重均分子量为3000-5000。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
实施例2
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺12％、羟乙基六氢均三嗪3％、聚丙烯酸17％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 2.5％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚丙烯酸的重均分子量为3000-5000。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚丙烯酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
实施例3
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺12％、羟乙基六氢均三嗪3％、聚马来酸16％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 3.0％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚马来酸的重均分子量为1000-3500。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚马来酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
实施例4
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺18％、羟乙基六氢均三嗪3％、聚天门冬氨酸10％、聚丙烯酸10％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 3.0％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第5 代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1，所用聚丙烯酸同实施例2。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸和聚丙烯酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
实施例5
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺24％、羟乙基六氢均三嗪3％、聚天门冬氨酸10％、聚马来酸10％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 3.0％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第5 代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1，所用聚马来酸同实施例3。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸和聚马来酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
实施例6
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺10％、羟乙基六氢均三嗪5％、聚天门冬氨酸15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 2.5％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
实施例7
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺13％、羟乙基六氢均三嗪2％、聚天门冬氨酸15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 2.5％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
对比例1
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚酰胺-胺15％，聚天门冬氨酸15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 3％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1。制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚酰胺-胺，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
对比例2
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含羟乙基六氢均三嗪15％、聚天门冬氨酸15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 3％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入羟乙基六氢均三嗪，搅拌30min，后加入聚天门冬氨酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
对比例3
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚天门冬氨酸15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 2.5％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。其中，所用聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以乙二胺为核心的第4代聚合物，所用聚天门冬氨酸同实施例1。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚天门冬氨酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
对比例4
阻垢剂组成：以阻垢剂总质量计，包含聚丙烯酸15％，聚马来酸10％，烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 2.5％和亚硫酸氢钠3.5g/L，其余为水。
制备方法：先将烷基酚聚氧乙烯醚OP-10和亚硫酸氢钠与水混合，再加入聚丙烯酸和聚马来酸，搅拌30min混合均匀，得到阻垢剂并测定所得阻垢剂的阻垢率，测定时，阻垢剂的用量为单位质量地矿水的1.0％，阻垢剂的使用温度为50℃。结果见表1。
表1
从表1结果知，本发明提出的阻垢剂具有较高的阻垢率，能够长时间的延缓阀门、管道和设备的结垢，降低生产费用，同时本申请提出的阻垢剂不含磷化合物，在废水处理时只需简单生化处理即可外排或回注。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (10)
1.一种用于天然气开采的阻垢剂，其包括主剂一、主剂二、助剂和任选的水，其中所述主剂一包括聚酰胺-胺和羟乙基六氢均三嗪，所述主剂二选自聚天门冬氨酸、聚(甲基)丙烯酸和聚马来酸中的至少一种，所述助剂包括亚硫酸氢盐和烷基酚聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的阻垢剂，其特征在于，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂中所述主剂一的质量分数为10wt％-25wt％，和/或所述阻垢剂中所述主剂二的质量分数为10wt％-25wt％，和/或所述阻垢剂中所述助剂的质量分数为2wt％-5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的阻垢剂，其特征在于，以所述阻垢剂的总质量计，所述阻垢剂包含10wt％-25wt％的主剂一、10wt％-25wt％的主剂二，2wt％-5wt％的助剂，其余为水。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的阻垢剂，其特征在于，以所述阻垢剂的总体积计，所述阻垢剂中所述亚硫酸氢盐的含量为1g/L-10g/L。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的阻垢剂，其特征在于，所述主剂一中，所述聚酰胺-胺与羟乙基六氢均三嗪的质量比为(3:1)-(9:1)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的阻垢剂，其特征在于，所述聚酰胺-胺为树状高分子聚酰胺胺PAMAM，为以氨和/或乙二胺为核心的2-6代聚合物中的至少一种；
和/或所述亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠和/或亚硫酸氢钾；
和/或所述烷基酚聚氧乙烯醚为烷基酚聚氧乙烯醚OP-10。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的阻垢剂，其特征在于，所述聚天门冬氨酸的重均分子量为2000-6000，优选为3000-5000；
和/或所述聚丙烯酸的重均分子量为2000-6000，优选为3000-5000；
和/或所述聚马来酸的重均分子量为500-4000，优选为1000-3500。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的阻垢剂在天然气开采中的应用，其中在所述应用中优选将所述阻垢剂直接注入地矿液中，所述地矿液选自地矿水、脱硫溶液、脱碳溶液和脱硫脱碳溶液中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用中所述阻垢剂在使用时温度不低于35℃，优选为35℃-90℃。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述应用中所述阻垢剂的用量为单位质量地矿液的0.5wt％-2wt％。
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| CN202111082301.XA CN115806351A (zh) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 一种用于天然气开采的阻垢剂及其应用 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103030216A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种具有乳化作用的耐高温油田阻垢剂及其制备方法 |
| CN107353929A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-11-17 | 付增华 | 一种脱硫剂及其应用 |
| CN109133389A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-04 | 山东理工大学 | 无磷复合阻垢剂 |
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