一种油田难溶垢分散增溶剂及其制备方法与流程

1.本发明属于石油行业采油工程技术领域，具体涉及一种油田难溶垢分散增溶剂及其制备方法。


背景技术：

2.结垢问题普遍存在于油气开采、注水及排水过程中。地层水或回注水中常含有一定量的ca
2
、mg
2
、ba
2
、sr
2
等阳离子，还含有一定量co
32-、so
42-等阴离子，由于温度和压力等热力学因素的改变、流速和流动形态等动力学因素变化以及回注水与地层水间的配伍性等造成结垢，降低了开采效率，甚至会使油气井停产、报废；此外，管道结垢腐蚀还容易造成穿孔等问题，因此，清防垢是石油行业面临的难题之一。硫酸钙、硫酸钡及硫酸锶等难溶垢，一般清垢剂清除效果差，严重影响油田正常生产。
3.含羧基官能团的阴离子聚合物是一类常用的阻垢剂和防垢剂。这些聚合物通常是丙烯酸、马来酸的均聚合物或改性共聚物。一方面聚合物中的羧基等官能团可与高价金属离子发生螯合作用，增加溶解性；另一方面，聚合物还可以改变晶格，产生晶格畸形，导致难结晶或软化结晶物。此外，聚合物还可被吸附在垢物颗粒表面，使垢物颗粒更容易被分散。
4.国内在螯合增溶溶垢方面已经取得诸多研究成果，2012年，罗跃等人针对长庆油田长2油藏的结垢问题，合成了一种碱性溶垢剂。实验表明该溶垢剂对硫酸盐垢的溶垢效果较好。2014年，长庆油田研究出了一种缓速硫酸盐解堵剂(yhjd-1)，其主要由多种螯合剂、助溶剂、表面活性剂、增效剂、杀菌剂等组分构成，对油田钙垢、硫酸盐垢具有非常好的溶解性，能将固态不溶垢转变成可溶于水的溶液，降低对地层孔隙和集输管线的内壁结垢。李建波等人以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)、乙酸乙烯酯(vac)等为单体合成了一种四元聚合物，并与柠檬酸、酒石酸和氨络合剂复配形成除垢剂。1g复配除垢剂可溶解0.61g caso4。于洪江等人提出含有共轭双键的羧酸类化合物、羧酸类聚合物转化剂和表面活性剂都能增加dtpa对baso4的溶垢速率。测得硫酸钡除垢率为89.01％，岩心渗透率恢复率为94.67％。袁舰兰等人合成了以p(amps-aa)二元共聚合物为辅剂，edta/dtpa混合物作为主剂的新型复配除垢剂，其对baso4的除垢能力达到8h除垢量17.4g/l。
5.国外对螯合除垢机理进行了螯合剂分子结构、基本理化性质以及环境因素对溶垢效果的影响系统研究，有些螯合剂溶解硫酸盐垢物时配合催化剂使用效果更好，如草酸、氟化物和甲酸盐等对edta和dtpa与硫酸盐的螯合溶解具有促进作用。目前的趋势是发展除垢速率快，溶垢率高的溶垢剂。
6.毛玉成、胡学一等2014年在《聚羧酸大分子表面活性剂的合成及其在模具石膏中的应用》一文中，聚羧酸大分子具有一定的表面活性，在30℃下，浓度为3.0％时，聚羧酸大分子溶液表而张力为53.6mn/m，降低表面张力的能力较弱。聚羧酸大分子对硫酸钙具有增聚溶能力，40℃下，参量为20％时，硫酸钙溶解度由空白石膏溶解度0.25％增加到0.47％，溶解度增加绝对值小。
7.中国专利申请cn201110315256.8公开了一种油水井碳酸盐垢去除剂，所述的除垢
增效剂为氟化钾、草酸钠或过硫酸铵。洗油剂有利于垢的剥离，但易吸附，对垢的剥离效果不明显。除垢增效剂为氟化钾、草酸钠或过硫酸铵。氟化钾、草酸钠有一定增溶作用，但易产生沉淀。
8.中国专利申请cn202110137541.9公开了一种硫酸钡溶垢剂，所述的增溶剂为甲酸钠、氢氧化钠。甲酸钠对碳酸钙增溶效果差，氢氧化钠使碳酸钙转为氢氧化钙，增加溶解度，但ph值需大于11。


技术实现要素：

9.本发明的主要目的是提供一种油田难溶垢分散增溶剂及其制备方法，利用分子结构中含吡啶环和吡啶-n-氧化物基类化合物的强电负性、高活性及强极性，与常用螯合剂配合，分散、增溶硫酸钡、硫酸锶、硫酸钙等难溶垢。
10.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
11.一种油田难溶垢分散增溶剂，由吡啶类化合物和吡啶-n-氧化物类化合物复配而成，其中，吡啶类化合物与吡啶-n-氧化物类化合物的质量比为(80～85):(15～20)。
12.进一步地，吡啶类化合物与吡啶-n-氧化物类化合物的质量比为4:1。
13.进一步地，所述吡啶类化合物包括：5-乙基-2-甲基吡啶、3-乙基吡啶、2-乙基吡啶、3-甲基吡啶、2-甲基吡啶、2-羟基-6-甲基吡啶和3-氨基-2-甲基吡啶。
14.进一步地，所述吡啶-n-氧化物类化合物包括：2,3-二甲基吡啶-n-氧化物、3,5-二甲基吡啶-n-氧化物、2-甲基吡啶-n-氧化物和3-甲基吡啶-n-氧化物。
15.作为本发明的另一发明目的，本发明还提供了上述油田难溶垢分散增溶剂的制备方法，由以下步骤组成：在容器中依次加入吡啶类化合物、吡啶-n-氧化物类化合物，其质量比为：w(吡啶类化合物)：w(吡啶-n-氧化物类化合物)＝(80～85):(15～20)，在室温下以100～120转/分钟的转速连续搅拌50～70分钟，即得。
16.作为本发明的另一发明目的，本发明还提供了一种油田难溶垢分散增溶液，由以下组分组成：油田难溶垢分散增溶剂1-2wt％、乙二胺四乙酸四钠5-6wt％、四羟甲基磷硫酸盐1-2wt％，余量为水。
17.进一步地，组分优选为：油田难溶垢分散增溶剂1.5wt％、乙二胺四乙酸四钠5.5wt％、四羟甲基磷硫酸盐1.5wt％，余量为水。
18.本发明中吡啶环的氮原子具有强电负性，对硫酸钙、硫酸钡等垢有强烈排斥作用，使垢剥离、分散、增溶。含吡啶环或吡啶-n-氧化物基类化合物具有较强极性，常温条件下分子振动能力强，增加了常温条件下溶垢剂溶垢速度。吡啶-n-氧化物基类化合物具有较高活性、较低分子量，易渗透；又由于增溶剂含吡啶环，对原油润湿性好，洗油能力强，使螯合剂更易与垢的表面接触，增加现场实际垢样溶垢速度。
19.本发明制备的油田难溶垢分散增溶剂，与油田常用鳌合剂配合使用，温度大于30℃时，可使硫酸钙、硫酸锶及硫酸钡等难溶垢溶垢率不低于81％、提高了溶垢性能。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发
明的保护范围内。
21.实施例1
22.在容器中依次加入适量3-乙基吡啶、3-甲基吡啶-n-氧化物，其质量比为：w(3-乙基吡啶)：w(3-甲基吡啶-n-氧化物)＝80:20。在室温下以110转/分钟的转速连续搅拌60分钟，得到一种油田难溶垢分散增溶剂。
23.按质量浓度1.5％的上述油田难溶垢分散增溶剂、5.5％的上述乙二胺四乙酸四钠、1.5％的四羟甲基磷硫酸盐及余量水配制成100g的油田难溶垢分散增溶液，在其中加入硫酸钙粉末1g，30℃条件下1小时溶垢率95％。
24.实施例2
25.在容器中依次加入适量3-甲基吡啶、2,3-二甲基吡啶-n-氧化物，其质量比为：w(3-甲基吡啶)：w(2,3-二甲基吡啶-n-氧化物)＝85:15。在室温下以110转/分钟的转速连续搅拌60分钟，得到一种油田难溶垢分散增溶剂。
26.按质量浓度1.5％的上述油田难溶垢分散增溶剂、5.5％的乙二胺四乙酸四钠、1.5％的四羟甲基磷硫酸盐及余量水配制成100g的油田难溶垢分散增溶液，在其中加入硫酸锶粉末1g，60℃条件下72小时溶垢率90％。
27.实施例3
28.在容器中依次加入适量2-羟基-6-甲基吡啶、2-甲基吡啶-n-氧化物，其质量比为：w(2-羟基-6-甲基吡啶)：w(2-甲基吡啶-n-氧化物)＝83:17。在室温下以110转/分钟的转速连续搅拌60分钟，得到油田难溶垢分散增溶剂。
29.按质量浓度1.5％的上述油田难溶垢分散增溶剂、5.5％的乙二胺四乙酸四钠、1.5％四羟甲基磷硫酸盐及余量水配制成100g的油田难溶垢分散增溶液，在其中加入硫酸钡粉末1g，60℃条件下72小时溶垢率82％。
30.实施例4
31.在容器中依次加入适量2-乙基吡啶、3,5-二甲基吡啶-n-氧化物，其质量比为：w(2-乙基吡啶)：w(3,5-二甲基吡啶-n-氧化物)＝80:20。在室温下以110转/分钟的转速连续搅拌60分钟，得到一种油田难溶垢分散增溶剂。
32.按质量浓度1.5％的上述油田难溶垢分散增溶剂、5.5％乙二胺四乙酸四钠、1.5％四羟甲基磷硫酸盐及余量水配制成100g的油田难溶垢分散增溶液，在其中加入碳酸钙粉末1g，60℃条件下72小时溶垢率60％。
33.实施例5
34.将实施例4配制成的100g一种油田难溶垢分散增溶液，在其中加入hq油田油井筛管混合垢样1g，垢样主要成份为40％碳酸钙、15％硫酸钙、12％硫铁化合物、13％胶质沥青质及其它杂质。在温度60℃、72小时后，垢样中胶质沥青质分散于溶液中，垢样大部分分散于溶液中，瓶底现少量小颗粒，过滤出瓶底固体颗粒称重，计算混合垢样溶解率81％。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。