一种油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及油田化学助剂技术领域，具体而言，涉及一种油田专用的耐高温中性阻垢剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前，我国各大油田开采已进入三次开采阶段，而不论是一次采油、二次采油还是三次采油，采油管线内因无机盐沉淀形成的结垢，一直是困扰原油开采的严重因素。管线一旦有结垢现象，造成管壁不光滑，便会加剧结垢速度，会严重堵塞管线，影响管线集输，造成油田采出液下降；同时，结垢也会造成管道的腐蚀速度加剧；随着油井深度的增加，井下温度有所上升，温度的升高会使结垢变得更为容易，因此解决高温下管道结垢的问题对油田生产具有重要意义。
3.目前，大多油田采用化学法阻垢技术即添加阻垢剂的方法来解决油田生产出现的结垢问题，油田专用的阻垢剂主要由三种类型产品：有机膦酸类，羧酸类与聚合物类。现有技术中通常采用有机膦酸类的阻垢剂，在去除结垢后再搭配缓蚀剂减缓管道的腐蚀现象。但现有的阻垢剂和缓蚀剂只能分开使用，并且在使用过程中还有可能出现相互抑制的情况，进而导致阻垢效果差和缓蚀率低的问题。同时，油井温度会随着井深的增加而增加，一般2000-3000米的油井，温度在60-80℃居多，现有的阻垢剂并不针对在高温环境下的阻垢。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的在于提供一种油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂，该阻垢剂同时具有膦基和羧酸的结构特征，具有良好的阻垢效果，优于常用的有机膦酸。尤其在高温环境下，本发明的阻垢剂的阻垢效果较常用的阻垢剂更为显著，能有效提高锌盐的溶解度，耐氯的氧化性能好，复配协同性更强。同时，本发明的阻垢剂还具有缓蚀的效果，很好的解决了现有技术中缓蚀剂和阻垢剂只能分开使用，可能相互抑制的问题。
6.本发明的第二目的在于提供上述耐高温缓蚀阻垢剂的制备方法，该制备方法所用原料环保、易得、成本低廉，能够实现产业化应用。
7.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
8.本发明提供一种油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，2-膦酸二甲酯基丁二酸10-25份、丙烯酸10-15份、过硫酸钾5-15份、盐酸5-15份、硫酸锌10-20份、三元共聚物10-20份和氢氧化钠溶液15-25份。
9.优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，2-膦酸二甲酯基丁二酸15-20份、丙烯酸12-14份、过硫酸钾8-13份、盐酸8-13份、硫酸锌13-18份、三元共聚物13-18份和氢氧化钠溶液18-23份。
10.优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，2-膦酸二甲酯基丁二酸25份、丙烯酸15份、过硫酸钾15份、盐酸15份、硫酸锌20份、三元共聚物20份和氢氧化钠溶液25份。
11.使用上述原料制备的阻垢剂，同时具有膦基和羧酸的基团，相较于常用的有机膦酸阻垢剂，在水溶液中羧基与膦酸基团能够螯合住溶液中的钙、镁等成垢离子，从而避免沉淀生成达到阻垢的目的。
12.优选地，作为进一步可实施的方案，所述三元共聚物为th-3100羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物。此三元共聚物由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，适用于高温条件，同时对氧化铁、磷酸钙、磷酸锌以及碳酸钙的沉积，具有优良的抑制作用，且与原料中的有机磷酸盐的配伍性能好。
13.优选地，作为进一步可实施的方案，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为30％。用于将阻垢剂的ph值调节为中性。
14.本发明除了提供一种油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂的配方，还提供了其制备方法，包括如下步骤：
15.将2-膦酸二甲酯基丁二酸与丙烯酸混合后搅拌10min，再依次加入其他原料混合，持续进行搅拌。
16.优选地，作为进一步可实施的方案，其他原料的添加顺序依次为：过硫酸钾、盐酸、硫酸锌、三元共聚物、氢氧化钠溶液。
17.优选地，作为进一步可实施的方案，在搅拌的过程中加入过硫酸钾，之后在持续搅拌并升温至75-85℃的条件下反应2h得到混合液a。
18.优选地，作为进一步可实施的方案，对所述混合液a继续搅拌，在搅拌的过程中加入盐酸，之后在持续搅拌并升温至95-105℃的条件下反应4h得到混合液b。
19.优选地，作为进一步可实施的方案，对所述混合液b继续搅拌，冷却至20-25℃后，加入硫酸锌和三元共聚物并持续搅拌40min，最后加入氢氧化钠溶液调节ph值至6.5-7.5，得到所述耐高温缓蚀阻垢剂。
20.通过对制备方法中各个操作参数进行限定，能够提高制备得到的阻垢剂的质量，该阻垢剂同时具有阻垢和缓蚀的效果，且适用于采油管道内的高温环境，阻垢效果显著，耐氯的氧化性能好，复配协同性强。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.(1)本发明的阻垢剂针对采油管道内的高温环境，采用2-膦酸二甲酯基丁二酸、丙烯酸等原料，使阻垢剂具有膦基和羧酸的结构特征，与常规的有机磷酸阻垢剂相比，本发明的阻垢剂在高温下的阻垢效果显著，并能有效提高锌盐的溶解度，耐氯的氧化性能好，复配协同性更强。
23.(2)本发明的阻垢剂同时具有阻垢和缓蚀作用，解决了现有技术中缓蚀剂和阻垢剂只能分开使用、在使用过程中可能出现相互抑制的情况，进而导致缓蚀率低和阻垢效果差的问题。
24.(3)本发明的阻垢剂所用原料环保、易得、成本低廉，制备操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保，能够实现产业化应用。
具体实施方式
25.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体
条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
26.实施例1
27.耐高温缓蚀阻垢剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
28.1、按照如下质量份的原料进行配料：
29.2-膦酸二甲酯基丁二酸10份、丙烯酸10份、过硫酸钾5份、盐酸5份、硫酸锌10份、三元共聚物10份和氢氧化钠溶液15份。其中上述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为30％。
30.2、将2-膦酸二甲酯基丁二酸与丙烯酸加入反应釜中充分混合，在常压下搅拌10min，搅拌过程中加入过硫酸钾，之后持续搅拌并升温至75℃，反应2h后得到混合液a。
31.3、混合液a在搅拌过程中向其中加入盐酸，持续搅拌并升温至95℃，反应4h后得到混合液b；
32.4、将混合液b持续搅拌，冷却至20℃后，向反应釜中加入硫酸锌和三元共聚物，持续搅拌40min使其充分混合，最后用氢氧化钠溶液调节ph至6.5，得到本发明的油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂。
33.实施例2
34.耐高温缓蚀阻垢剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
35.1、按照如下质量份的原料进行配料：
36.2-膦酸二甲酯基丁二酸20份、丙烯酸13份、过硫酸钾10份、盐酸10份、硫酸锌15份、三元共聚物15份和氢氧化钠溶液20份。其中上述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为30％。
37.2、将2-膦酸二甲酯基丁二酸与丙烯酸加入反应釜中充分混合，在常压下搅拌10min，搅拌过程中加入过硫酸钾，之后持续搅拌并升温至85℃，反应2h后得到混合液a。
38.3、混合液a在搅拌过程中向其中加入盐酸，持续搅拌并升温至105℃，反应4h后得到混合液b；
39.4、将混合液b持续搅拌，冷却至23℃后，向反应釜中加入硫酸锌和三元共聚物，持续搅拌40min使其充分混合，最后用氢氧化钠溶液调节ph至7.5，得到本发明的油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂。
40.实施例3
41.耐高温缓蚀阻垢剂的具体制备工艺按照如下步骤操作：
42.1、按照如下质量份的原料进行配料：
43.2-膦酸二甲酯基丁二酸25份、丙烯酸15份、过硫酸钾15份、盐酸15份、硫酸锌20份、三元共聚物20份和氢氧化钠溶液25份。其中上述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为30％。
44.2、将2-膦酸二甲酯基丁二酸与丙烯酸加入反应釜中充分混合，在常压下搅拌10min，搅拌过程中加入过硫酸钾，之后持续搅拌并升温至80℃，反应2h后得到混合液a。
45.3、混合液a在搅拌过程中向其中加入盐酸，持续搅拌并升温至100℃，反应4h后得到混合液b；
46.4、将混合液b持续搅拌，冷却至23℃后，向反应釜中加入硫酸锌和三元共聚物，持
续搅拌40min使其充分混合，最后用氢氧化钠溶液调节ph至7.0，得到本发明的油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂。
47.实施例4
48.具体操作步骤与实施例3一致，只是按下述质量份数对各个原料进行配料：
49.2-膦酸二甲酯基丁二酸10份、丙烯酸10份、过硫酸钾5份、盐酸15份、硫酸锌20份、三元共聚物20份和氢氧化钠溶液25份。
50.实施例5
51.具体操作步骤与实施例3一致，只是按下述质量份数对各个原料进行配料：
52.2-膦酸二甲酯基丁二酸25份、丙烯酸15份、过硫酸钾15份、盐酸5份、硫酸锌10份、三元共聚物10份和氢氧化钠溶液15份。
53.比较例1
54.选用市售的阻垢剂a，其中a的有效含量为50％的氨基三亚甲基磷酸水溶液(atmp)。atmp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，特别是碳酸钙垢和磷酸钙垢的形成，具备良好的阻垢效果。
55.比较例2
56.选用市售的阻垢剂b，其中b的有效含量为40％的聚天冬氨酸，聚天冬氨酸通常作为阻垢剂广泛应用于工业循环水、锅炉水，油田水等水处理领域。
57.实验例1
58.将实施例1-5所制得的耐高温缓蚀阻垢剂以及比较例1-2的市售阻垢剂进行阻垢性能的检测，本发明产品与对比例a、b的对比结果如下表1所示。
59.具体检测方法为，按照《油田用防垢剂性能评定方法》sy-t5673-1993测定方法，检测阻垢剂的阻垢性能。
60.表1阻垢性能检测结果
[0061][0062]
[0063]
从表1的检测结果可以明显看出，实施例3为本发明的最佳实施例，其阻垢率最高，而且实施例1-5的数据也相较优于比较例1-2，说明本发明实施例制得的油田专用的耐高温缓蚀阻垢剂比市售的阻垢剂具有更好的阻垢性能。
[0064]
结合实施例中的原料组成以及表1的结果可以得出，随着原料质量份数的增加，本发明的耐高温缓蚀阻垢剂的阻垢率也随之增加，其中，从实施例4与实施例5的结果比较可以看出，原料中2-膦酸二甲酯基丁二酸、丙烯酸以及过硫酸钾质量份数的变化，即混合液a的质量改变对阻垢率的影响较大。
[0065]
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。