阻垢除垢剂及其制备方法与流程

本申请涉及油田开采领域，特别涉及一种阻垢除垢剂及其制备方法。
背景技术：
：目前，各大油田已进入中后期开发阶段，油水井结垢腐蚀问题日趋严重，例如针对高压油气井作业以及老区块高压注水井作业，由于压力高需使用高密度修井液，对于高压注水井修井基本是长期放压后使用密度1.30-1.40g/cm3液钙压井液，液钙压井液存在与地层不配伍和结垢问题，结果往往造成地层损害，因此，需要阻垢除垢剂对形成的结垢进行处理。相关技术提供的阻垢除垢剂包括：盐酸、乙酸钠、柠檬酸钠、氟化钠、松香酸聚氧乙烯酯、拉开粉、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、固体亚氯酸酐以及余量的水。申请人发现相关技术至少存在以下问题：采用相关技术的阻垢除垢剂有效期短、成本昂贵，更加加剧了酸液对井下工具的腐蚀，现场施工工艺复杂。技术实现要素：本申请实施例提供了一种阻垢除垢剂及其制备方法，可以解决相关技术中阻垢除垢剂有效期短、成本昂贵，加剧了酸液对井下工具的腐蚀，现场施工工艺复杂的问题。所述技术方案如下：一方面，提供了一种阻垢除垢剂，所述阻垢除垢包括以下重量份的组分：0.2-0.6份防膨剂、0.013-0.021份防垢剂、0.004-0.005份甲基化单大环状聚胺、0.01-0.02份除垢剂、0.15-0.4份分散剂以及余量的水。在一种可选地实施方式中，所述防膨剂为氯化钾。在一种可选地实施方式中，所述防垢剂包括：马来酸二钠盐、葡萄糖酸盐以及双硫醚。在一种可选地实施方式中，所述马来酸二钠盐的重量份为0.004-0.005份、所述葡萄糖酸盐的重量份为0.005-0.01份、所述双硫醚的重量份为0.004-0.006。在一种可选地实施方式中，所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钾和/或葡萄糖酸钠。在一种可选地实施方式中，所述除垢剂包括水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸。在一种可选地实施方式中，所述水解聚马来酸酐的重量份为0.005-0.01份、所述羧基亚乙基二磷酸的重量份为0.01-0.02份。在一种可选地实施方式中，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。在一种可选地实施方式中，所述十二烷基苯磺酸钠的重量份为0.15-0.4份。另一方面，提供了一种阻垢除垢剂制备方法，所述方法用于制备上述任一所述的阻垢除垢剂，所述方法包括：按照各组分的重量份，依次加入水、防膨剂、阻垢剂后搅拌参考时间，依次加入除垢剂、甲基化单大环状聚胺以及分散剂，搅拌5-10分钟得到所述阻垢除垢剂。本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本申请实施例提供的阻垢除垢剂通过防膨剂解离产生的阳离子与粘土表面的负电荷中和，减小粘土的静电斥力，使粘土的膨胀受到抑制；通过防垢剂可以直接将硫酸钙或者碳酸钙转化成水溶性物质，避免成垢离子之间的结合；通过甲基化单大环状聚胺溶解已经生成的碳酸钙垢或硫酸钙垢等；通过分散剂使上述组分均匀分散形成均一的体系。通过本申请实施例提供的阻垢除垢剂除垢效果好，除垢率高，经过实验除垢率大于≥95％；且除垢时间短，提高了作业效率；相较于相关技术提供的酸性除垢体系，该体系的酸碱度为中性，腐蚀速率低，节省了作业成本，减少作业环节，又由于其的抑垢性延长了油井的生产周期。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的阻垢除垢剂作用机理示意图。具体实施方式除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。目前，各大油田已进入中后期开发阶段，油水井结垢腐蚀问题日趋严重，例如针对高压油气井作业以及老区块高压注水井作业，由于压力高需使用高密度修井液，目前由于我油田带压作业设备很少，不能及时满足大量修井作业，使用的密度1.40-1.70g/cm3高密度修井液基本是外部购买，成本很高。对于高压注水井修井基本是长期放压后使用密度1.30-1.40g/cm3液钙压井液，存在与地层不配伍和结垢问题，结果往往造成地层损害。又例如大港油田各采油厂由于地层水矿化度较高，本身受到温度、压力变化影响，自身结垢现象严重，而且修井作业过程中各种不配伍的流体侵入造成了这种结垢现象的加剧，往往带来了高腐蚀以及低产能，经济损失严重。鉴于此，本申请实施例提供了一种阻垢防垢剂及其制备方法，旨在解决上述技术问题。一方面，本申请实施例提供了一种阻垢除垢剂，该阻垢除垢包括以下重量份的组分：0.2-0.6份防膨剂、0.013-0.021份防垢剂、0.004-0.005份甲基化单大环状聚胺、0.01-0.02份除垢剂、0.15-0.4份分散剂以及余量的水。本申请实施例提供的阻垢除垢剂至少具有以下技术效果：本申请实施例提供的阻垢除垢剂通过防膨剂解离产生的阳离子与粘土表面的负电性中和，减小粘土的静电斥力，使粘土的膨胀受到抑制；通过防垢剂可以直接将硫酸钙或者碳酸钙转化成水溶性物质，避免成垢离子之间的结合；通过甲基化单大环状聚胺溶解已经生成的碳酸钙垢或硫酸钙垢等；通过分散剂使上述组分均匀分散形成均一的体系。通过本申请实施例提供的阻垢除垢剂除垢效果好，除垢率高，经过实验除垢率大于≥95％；且除垢时间短，提高了作业效率；相较于相关技术提供的酸性除垢体系，该体系的酸碱度为中性，腐蚀速率低，节省了作业成本，减少作业环节，又由于其的抑垢性延长了油井的生产周期。以下将通过可选地实施例进一步地描述本申请实施例提供的阻垢除垢剂。在一种可选的实施方式中，防膨剂为氯化钾。氯化钾在水溶液中电离后产生钾离子，钾离子带正电荷与带负电荷的粘土中和，避免粘土发生膨胀，在一种可选的实施方式中，防垢剂包括：马来酸二钠盐、葡萄糖酸盐以及双硫醚。通过马来酸二钠盐于葡萄糖酸盐以及双硫醚可以分散成垢离子，避免成垢离子之间结合发生结垢。作为一种示例，防垢剂可以为马来酸二钠盐、葡萄糖酸盐以及双硫醚中的任一种，也可以为三者的组合，当为三者的组合时分散成垢离子的效果最好。优选地，本申请实施例提供的防垢剂包括马来酸二钠盐、葡萄糖酸盐以及双硫醚三种的组合。当为三者的组合时，组合比例可以为1:1:2。本申请实施例对三者的比例不限于此。在一种可选的实施方式中，马来酸二钠盐的重量份为0.004-0.005份、葡萄糖酸盐的重量份为0.005-0.01份、双硫醚的重量份为0.004-0.006。示例的，马来酸二钠盐的重量份可以为0.004份或0.005份。葡萄糖酸盐的重量份可以为0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01份等。双硫醚的重量份可以为0.004、0.005、0.006等。在一种可选的实施方式中，葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钾和/或葡萄糖酸钠。通过葡萄糖酸盐可以与已经形成的碳酸钙与硫酸钙垢反应，生成金属钙离子进而达到除垢的目的。葡萄糖酸盐可以为葡萄糖酸钾和葡萄糖酸钠两者的混合物，也可以单独为葡萄糖酸钾和葡萄糖酸钠。在一种可选的实施方式中，除垢剂包括水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸。水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸可以将已经形成的碳酸钙垢或者硫酸钙垢溶解达到除垢的目的。进一步地，水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸在水中电离生成阴离子，并具有一定的表面活性，被成垢离子表面吸附。成垢离子表面吸附水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸后形成双电层，使垢表面带电，抑制了垢晶体间的聚结，达到防垢的效果。在一种可选的实施方式中，水解聚马来酸酐的重量份为0.005-0.01份、羧基亚乙基二磷酸的重量份为0.01-0.02份。示例的，水解聚马来酸酐的重量份为0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01份等。羧基亚乙基二磷酸的重量份为0.01、0.02份等。在一种可选的实施方式中，分散剂为十二烷基苯磺酸钠。在一种可选的实施方式中，十二烷基苯磺酸钠的重量份为0.15-0.4份。示例的，可以为0.15、0.20、0.3、0.35、0.4等。在一种可选的实施方式中，该阻垢除垢包括以下重量份的组分：0.2-0.6份氯化钾、0.004-0.005份马来酸二钠盐、0.005-0.01份葡萄糖酸盐、0.004-0.006双硫醚、0.004-0.005份甲基化单大环状聚胺、0.005-0.01份水解聚马来酸酐、0.01-0.02份羧基亚乙基二磷酸、0.15-0.4份十二烷基苯磺酸钠以及余量的水。作为一种示例，本申请实施例提供的阻垢除垢剂，一方面，通过氯化钾在水中的解离，生成带正电荷的钾离子，钾离子与粘土上的负电荷中和，避免粘土膨胀，通过马来酸二钠盐、葡萄糖酸盐以及双硫醚在水中水解后生成的阴离子与成垢的金属离子发生反应以及与成垢阳离子的螯合作用产生稳定的环状结构，如下所示：该环状结构吸附在地层表面，避免成垢离子与地层接触，避免成垢离子结垢再生成沉淀，达到防垢效果。另一方面，通过氯化钾在水中的电离，使粘土的晶格发生变化，使得结垢的表面正常的结构状态受到干扰，进而抑制成垢离子的结垢。随着晶格的继续长大，使成垢离子处在饱和状态或形成松散的垢为水流带走；另一是静电排斥机理，通过本申请提供的阻垢除垢剂在已经成垢的表面吸附，如图1所示，本申请提供的阻垢除垢剂中的水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸在水中电离生成阴离子，并具有一定的表面活性，被成垢离子表面吸附。成垢离子表面吸附水解聚马来酸酐以及羧基亚乙基二磷酸后形成双电层，使垢表面带电，抑制了垢晶体间的聚结，达到防垢的效果。通过本申请实施例提供的阻垢除垢剂，经过实验室实验，除垢效果好，除垢率高。实验室内将1g碳酸钙垢浸泡在200ml油层保护液中，除垢率≥95％。该体系除垢时间短。实验室内将1g碳酸钙垢浸泡在200ml油层保护液中，除垢时间≤8h。现场应用时只需将本申请实施例提供的阻垢除垢剂在结垢井井筒内静置8h以内，即可清除井筒内的垢，不耽误作业队的正常作业进度。相较于常见的酸性除垢体系，该体系的酸碱度为中性，腐蚀速率低。实验室内测量该体系的ph值为6.8-7.0，腐蚀速率≤1mm/a，远远小于浓度为15％盐酸的腐蚀速率，由于本体系在井筒内静止时间较短，且腐蚀速率低，不会对管柱产生严重的腐蚀。该体系除垢能力强，对管柱的腐蚀性弱，进入储层后还能有效清除和抑制油层中垢的产生。相较于酸化等除垢方法，既节省了作业成本，减少作业环节，又由于其抑垢性延长了油井的生产周期。另一方面，本申请实施例提供了一种阻垢除垢剂制备方法，该方法用于制备上述任一的阻垢除垢剂，该方法包括：按照各组分的重量份，依次加入水、防膨剂、阻垢剂后搅拌参考时间，依次加入除垢剂、甲基化单大环状聚胺以及分散剂，搅拌5-10分钟得到阻垢除垢剂。更进一步地，用量筒量取98.271-98.944份清水作为基液，先加入0.2-0.6份氯化钾，再加入0.004-0.005份马来酸二钠盐、0.005-0.01份葡萄糖酸盐(钾，钠)、搅拌10分钟，再依次加入0.004-0.006双硫醚、0.004-0.005份甲基化单大环状聚胺、0.005-0.01份水解聚马来酸酐、0.01-0.02份羧基亚乙基二磷酸、0.15-0.4份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5-10分钟即可得到阻垢除垢剂。在以下可选地实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.004份马来酸二钠盐、0.005份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.004双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.005份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.15份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例2用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.004份马来酸二钠盐、0.006份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.006双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.008份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.2份十二烷基苯磺酸钠，搅拌6分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例3用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.007份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.006双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.007份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.3份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例4用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.008份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.004双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.006份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.35份十二烷基苯磺酸钠，搅拌10分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例5用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.004份马来酸二钠盐、0.009份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.005双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.005份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.4份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例6用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.01份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.004双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.009份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.35份十二烷基苯磺酸钠，搅拌10分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例7用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.004份马来酸二钠盐、0.006份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.005双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.008份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.15份十二烷基苯磺酸钠，搅拌10分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例8用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.007份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.006双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.006份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.15份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例9用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.008份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.004双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.007份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.35份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例10用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.009份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.005双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.005份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.35份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例11用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.004份马来酸二钠盐、0.01份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.004双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.006份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.4份十二烷基苯磺酸钠，搅拌10分钟即可得到阻垢除垢剂。实施例12用量筒量取98.271份清水作为基液，先加入0.2份氯化钾，再加入0.005份马来酸二钠盐、0.005份葡萄糖酸盐钾、搅拌10分钟，再依次加入0.004双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.005份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.2份十二烷基苯磺酸钠，搅拌10分钟即可得到阻垢除垢剂。本申请实施例通过实验对提供的阻垢除垢剂进行了实验。实例13、实验室内以98.271份清水为例，加入0.2份氯化钾、0.004份马来酸二钠盐、0.005份葡萄糖酸钾，搅拌10分钟，再依次加入0.004份双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.005份水解聚马来酸酐、0.01份羧基亚乙基二磷酸、0.15份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可配出阻垢除垢剂。测量其ph值为7.0。通过实验可以看出，将1g碳酸钙加入到200ml本申请实施例提供的阻垢除垢剂中，立刻产生大量气泡，5分钟后气泡消失，油层保护液清澈透明，无碳酸钙沉淀，实验数据见表1。表1本申请实施例提供的阻垢除垢剂腐蚀速率实验结果样品名称复合增效清阻垢一体化油层保护液ph值7.0除垢时间5min除垢率99.7％由表1可以看出，本申请实施例提供的阻垢除垢剂除垢时间短，除垢率高达99.7％，除垢率高。实施例14、实验室内以98.157份清水为例，加入0.4份氯化钾、0.004份马来酸二钠盐、0.01份葡萄糖酸盐钠，搅拌10分钟，再依次加入0.005份双硫醚、0.004份甲基化单大环状聚胺、0.007份水解聚马来酸酐、0.015份羧基亚乙基二磷酸、0.25份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可配出阻垢除垢剂。通过实验可以看出，将两个n80钢片浸泡在300ml油层保护液中，放置在90℃水浴中72小时，计算其腐蚀速率在0.6-1.0之间，实验数据见表2。表2本申请实施例提供的阻垢除垢剂腐蚀速率实验结果挂片编号腐蚀前质量腐蚀后质量腐蚀速率08610.5710.510.6808810.8010.720.91由表2可以看出，本申请实施例提供的阻垢除垢剂对设备的腐蚀性低，腐蚀速率低，很好的保护了设备同时达到了阻垢除垢的效果，降低了作业的成本。实施例15、实验室内以98.944份清水为例，加入0.6份氯化钾、0.005份马来酸二钠盐、0.01份葡萄糖酸盐钾，搅拌10分钟，再依次加入0.006份双硫醚、0.005份甲基化单大环状聚胺、0.01份水解聚马来酸酐、0.02份羧基亚乙基二磷酸、0.4份十二烷基苯磺酸钠，搅拌5分钟即可配出阻垢除垢剂。测量其ph值为6.9。将1g碳酸钙加入到200ml本申请实施例提供的阻垢除垢剂中，立刻产生大量气泡，4分钟后气泡消失，油层保护液清澈透明，无碳酸钙沉淀，实验数据见表3。表3本申请实施例提供的阻垢除垢剂除垢实验结果样品名称阻垢除垢剂ph值6.9除垢时间4min除垢率99.8％通过表3可以看出，本申请实施例提供的阻垢除垢剂，ph值为中性，不会对设备产生腐蚀，且除垢时间段，提高了作业效率，除垢率高达99.8％，除垢率高。将两个n80钢片浸泡在300ml油层保护液中，放置在90℃水浴中72小时，计算其腐蚀速率在0.6-0.8之间。实验数据见表4。表4本申请实施例提供的阻垢除垢剂腐蚀速率实验结果挂片编号腐蚀前质量腐蚀后质量腐蚀速率05911.0610.990.7309111.0210.950.76由表4可以看出，本申请实施例提供的阻垢除垢剂，对金属的腐蚀小，腐蚀速率均小于0.8。上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。以上仅为本申请的说明性实施例，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。当前第1页12