弱碱环境中碳酸钙垢阻垢剂的阻垢性能与阻垢机理

为了解决华北油田京11区块较严重的碳酸钙结垢问题,通过静态阻垢率评价方法研究了聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)和羟基乙叉二膦酸(HEDP)在华北油田京11区块弱碱复合驱环境下的阻碳酸钙垢性能,采用分子动力学模拟从阻垢剂与碳酸钙表面相互作用的角度对其阻垢机理进行了分析。结果表明:4种阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢效果的大小顺序为:HEDPDTPMPPAAPASP。阻垢剂与碳酸钙表面的结合能越大,阻垢剂的阻垢性能越好,结合能的大小顺序与实验测得的阻垢率的大小顺序一致;阻垢剂分子在碳酸钙表面会发生形变,但形变能远小于结合能;阻垢剂在碳酸钙表面吸附时与钙离子和碳酸根离子均存在较强的非键相互作用,非键作用越强,阻垢剂分子的吸附越稳定。     

白豹油田结垢机理及阻垢剂评价研究

白豹油田属多层系开发,地层水矿化度较高,结垢离子含量大,结垢趋势明显。油田生产中各系统的结垢,严重扰乱了生产制度,加大了生产成本,给生产运行带来较大压力及隐患。因此,针对这一问题进行了研究,归纳总结了白豹油田结垢的主要原因,并且研制了四种阻垢剂,阻垢剂AZ-2的阻垢效果较好,抑制硫酸钙垢阻垢率阻垢率达98.60%,抑制碳酸钙垢阻垢率达88.78%。     

共聚物阻垢剂MA/AM/HPA的性能

采用水溶液自由基聚合法,以过硫酸铵为引发剂,马来酸酐(MA)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸羟丙酯(HPA)为单体合成了MA/AM/HPA共聚物阻垢剂。评价了MA/AM/HPA对硫酸钙、碳酸钙、硫酸钡和硫酸锶的阻垢性能。当聚合物阻垢剂的加量为一定值时,其对前述垢的阻垢率可达95%以上。考察了温度、Na Cl含量、p H值和恒温时间对聚合物阻碳酸钙和硫酸钡垢性能的影响。结果表明,MA/AM/HPA在p H=7数9范围内对碳酸钙和硫酸钡的阻垢性能较好;在90℃下,需要增加剂量以抑制碳酸钙的形成,而对硫酸钡则不需要;阻垢剂在较高氯化钠浓度环境中对碳酸钙和硫酸钡的阻垢率大于90%;MA/AM/HPA在较长的恒温时间(12数72 h)内对碳酸钙有较高的阻垢率,而对硫酸钡的阻垢率则随着恒温时间的延长明显降低。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了MA/AM/HPA对硫酸钡、硫酸锶垢晶体的影响,发现MA/AM/HPA对垢物晶体具有晶格畸变作用。另外,室内评价了MA/AM/HPA在实际油田水中的阻垢性能。     

大分子有机膦阻垢剂筛选及应用效果评价

油田用水结垢是油田生产中不可避免的问题,它随着油田产出水量增加而更加突出。相比传统物理阻垢及工艺阻垢法,化学阻垢剂具有用量少、成本低,阻垢效果好,同时还具有抑制腐蚀的作用,因而被国内外的油田普遍采用,也是油田阻垢最为常用的方法之一[1,2]。针对长庆油田a区块采集输系统常见的碳酸钙、硫酸钙结垢问题,通过室内试验,对比分析评价油田常用阻垢单剂阻垢性能,同时对比单剂与二元复配的阻垢性能,表明大分子有机膦单剂具有较好的阻垢性能,满足现场生产需求。     

新型含磺酸的有机磷酸阻垢剂

2－膦基－1,2,4－三羰酸丁烷（PBTC）是一种性能优良的阻垢剂,具有阻碳酸钙垢好,耐氯,耐高温的特点,但其阻磷酸钙垢性能差,本课题对PBTC的分子结构进行重新设计,即保留磷基丁二酸的母体结构,同时引入磺酸基,以期保持PBTC的优点,同时改善阻磷酸钙垢性能。以磷基丁二酸酯为原料,依次通过烃化,磺化和水解3步反应,合成了6种不同碳链长度的新型有机膦酸化合物,分别用静态阻垢,稳锌和强氯精分解试验方法评价新化合物的性能,结果表明,合成的新型有机膦酸化合物的阻磷酸钙垢性能明显好于BPTC,阻碳酸钙垢性能和稳锌性能较PBTC略有提高,耐氯性能与PBTC相当。对合成的化合物的构效关系研究表明,当代合物中所含官能团种类和个数均相同时,影响化合物阻磷酸钙垢效果的主要原因是烷基碳链的长短,当碳链中碳原子个数为3－6时,化合物阻磷酸钙垢效果好,但碳链长度对阻碳酸钙垢影响不大,证明阻碳酸钙垢的机理与阻磷酸钙垢的机理不同。     

水中固体颗粒对结垢与阻垢的影响及机理

结垢对油田油气集输系统危害严重,使用阻垢剂是抑制油田结垢最有效的方法之一。传统的阻垢剂评价方法未考虑油田水中存在的悬浮不溶性固体粒子（黏土、粉砂等）因素是否影响评定结果。以CaCO₃结晶过程为研究对象,采用电导率法研究过饱和溶液中悬浮性固体粒子（碳酸钙粉末、二氧化硅粉末、钙基黏土）对碳酸钙沉积过程的影响以及阻垢剂效果的影响。结果表明：在实验温度为 70 ℃、转速为 300 r/min 的条件下,阻垢剂在含有悬浮不溶性固体粒子的过饱和溶液中的阻垢效果降低,主要是因为过饱和溶液中的悬浮固体颗粒会加速碳酸钙晶体生长速率,加快 CaCO₃晶体的生成,从而影响阻垢效果。本研究证实了常规结垢与阻垢评价方法存在与现场水质不符,容易导致评价结果与现场试验误差较大的情况,需要针对现场水质进行有针对性地评价。     

GY-1型固体阻垢剂室内研究与现场应用

由于实施掺水乳化降黏工艺开采的稠油油藏结垢现象严重，在对常用阻垢剂性能评价的基础上，研制了缓慢释放型阻垢剂GY-1。并设计了一套专门装载GY-1型固体阻垢剂的双管装置。GY-1型缓蚀阻垢剂由多种有机膦酸、特殊表面活性剂、增效剂等组成，具有磷含量低、阻垢效率高、绿色环保等优点。探讨了GY-1型固体阻垢剂的作用机理，主要包括螯合性、分散性和晶格歪曲作用3部分。现场试验表明：GY-1型缓释阻垢剂阻垢率在90％以上，阻垢效果显著。     

用EQCM研究油田采出水中聚合物对碳酸钙垢生长的影响规律

油田注聚产出液中,由于残余聚合物具有螯合钙离子的能力,常规化学方法难以准确而快速地评定其结垢趋势。采用电化学石英晶体微天平（EQCM）技术可以准确而快速地对含聚合物采出水进行碳酸钙加速结垢评价。研究表明,极化电位、温度和钙离子浓度对结垢影响较大。电位阴极极化程度越大、温度越高、钙离子浓度越大,结垢趋势越明显,结垢速率越快。线性聚丙烯酰胺（HPAM）使金电极表面结垢速率降低,50 mg/L HPAM抑制结垢的效率大于500 mg/L HPAM。极化电位越大,碳酸钙晶体数量越多、尺寸越大、聚集越明显。HPAM对碳酸钙晶体形貌的影响较大。无聚合物时,结垢产物以六面体晶体状为主。在低极化电位下（-0.6 V）,碳酸钙垢晶体为片球状和六面体结构;在高极化电位下（-1.4 V）,碳酸钙晶体呈现不规则圆形堆积物（50 mg/L HPAM）或花型结构（500 mg/L HPAM）。电场和聚合物在碳酸钙晶体上的吸附作用是造成这些形貌上差异的主要原因。     

石南油田注水储层结垢影响因素及阻垢效果评价研究

为预防石南油田注入水注入储层后结垢对生产造成的不利影响,文章应用Scale-Chem结垢预测软件对石南油田注入水与地层水混合水样的结垢趋势、结垢量及结垢垢型进行预测,通过室内静态实验研究了注入水与地层水的混合比、温度、压力及pH值等条件对结垢量的影响：石南油田混合水样结垢类型为碳酸钙垢,当混合比为9∶1时,碳酸钙的结垢量最大;随温度升高,碳酸钙的结垢量逐渐增加;随压力升高,碳酸钙的结垢量逐渐减少;随着pH值增大,碳酸钙的结垢量逐渐增加。针对该区块注入水与地层水混合水样的结垢垢型,开展了阻垢剂筛选及影响阻垢效果因素的实验研究,得到了该地区阻垢效果最好的阻垢剂及最佳使用浓度,文章的研究结果为预防石南油田注水储层的结垢,提出了指导性建议。     

酒东油田注水系统结垢分析及应对措施

为了解决酒东油田注水系统结垢严重的问题,分析了酒东油田注水(K1g1与K1g3油藏采出水混合)结垢原因,评价了7种阻垢剂对碳酸钙垢和硫酸钙垢阻垢效果,通过扫描电镜分析了结垢晶体的形貌.研究结果表明:酒东油田注水结垢类型为碳酸钙,含少量硫酸钙垢.聚天冬氨酸(PASP)对注入水的阻垢效果最好.PASP的分子结构中含有的羧酸...     

碳酸钙垢阻垢剂研究现状与进展

综述了工业用各种碳酸钙垢阻垢剂的简要制备方法及除垢性能。阻垢剂品种包括天然聚合物中的腐植酸钠,含磷聚合物,绿色阻垢剂中的聚丙烯酸型、聚环氧琥珀酸型、聚天冬氨酸型、丙烯酸类共聚物及马来酸酐类共聚物,磺酸盐聚合物。     

防垢剂XCZ-1的合成及其性能评价研究

结垢对于油气田开采、注水及排水工艺的实施危害极大。碳酸盐垢是油气田开发生产中最常见的无机垢,研制新型碳酸盐垢防垢剂,有极重大的理论和实际意义。本文采用环己酮、乙二胺、甲醛以及亚磷酸为原料,按照一定的配比通过两次曼尼希反应制备出胺甲基膦酸化醛、酮、胺缩聚物防垢剂XCZ-1。研究了反应条件(反应时间、反应温度、反应物配比等)对产品防垢性能的影响;采用红外光谱法表征了产品的分子结构;探讨了防垢剂加量、防垢温度、防垢时间、溶液pH值、溶液矿化度等因素对产品防碳酸钙垢性能的影响,以及防垢剂对碳酸镁垢、碳酸钡垢的防垢性能。     

碳酸钙的晶型转化及其在磺酸盐润滑油清净剂中的应用进展

结晶型碳酸钙有方解石、球霰石和文石三种形态,无定型碳酸钙在有机酸、无机酸及其盐等转化剂的作用下可分别得到上述三种晶型,且通过控制转化剂的类别、溶剂体系、转化温度等实现碳酸钙粒径大小及分布的调控。文章总结了碳酸钙晶型转化的方法,并分析了影响碳酸钙形貌的因素。此外,鉴于碳酸钙晶型、粒径大小及分布对磺酸盐清净剂使用性能的重要影响,文章还综述了磺酸盐清净剂中碳酸钙的晶型转化及调控研究进展。     

Structure of Ultrabasic Sulfonate Greases

The effect of different components on the structure of ultrabasic calcium sulfonate during formation of a complex system was investigated by potentiometric titration and IR spectroscopy. Colloidal calcium carbonate has a calcite structure in the initial simple ultrabasic calcium sulfonate, in the intermediate model systems containing calcium tetraborate or 12–hydroxystearate, and in the final ultrabasic calcium sulfonate, and this structure does not change on conversion of the simple sulfonate grease into a complex grease. Micelles of the complex ultrabasic sulfonate grease consist of nuclei containing colloidal calcium carbonate and tetraborate coated with a calcium sulfonate and 12–hydroxystearate adsorption shell.     

硫酸盐垢聚合物阻垢剂研究进展

硫酸盐垢往往造成油井井筒、地面系统及注水地层的结垢问题,给生产带来极大危害。阐述了国内外丙烯酸硫酸盐垢聚合物阻垢剂的发展现状,介绍了国内外阻硫酸盐垢均聚物阻垢剂、阻硫酸盐垢二元聚合物阻垢剂、阻硫酸盐垢三元聚合物阻垢剂和阻硫酸盐垢三元以上聚合物阻垢剂的主要产品。总结了硫酸盐垢聚合物阻垢剂的阻垢机理,即螯合增容作用、阀值效应、凝聚与分散作用、晶格畸变作用、再生-自解脱膜假说、双电层作用机理,指出阻硫酸盐垢聚合物阻垢剂对硫酸钡及硫酸钙的阻垢机理不同,并对造成阻垢机理不同的原因进行分析。     

石油磺酸钙在硫磷型齿轮油中防锈性能的研究

研究了不同碱值石油磺酸钙防锈剂（T101，T102及T103）在含有硫化异丁烯和磷酸三甲酚酯的模型齿轮油中的作用特性，电化学及锈蚀试验结果表明，不同碱值石油磺酸盐的防锈性能不同，皂含量高，则吸附性好，对气，油，水三相防锈有利，碱值高，则中和性好，有利于防锈。     

膦酰基羧酸的合成及阻垢性能研究

以亚磷酸（H3PO3），丙烯酸（AA）和2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸（AMPS）为单体，水为溶剂，过硫酸钠为引发剂，合成了膦酰基羧酸。通过正交实验对膦酰基羧酸的合成工艺进行了优化，并通过碳酸钙沉积法和磷酸钙沉积法对合成的膦酰基羧酸的阻垢性能进行评价。筛选出的膦酰基羧酸的最佳合成工艺条件是：AA与AMPS的质量比为1：1，H3PO3占AA和AMPS总质量的15%，Na2S2O8占AA和AMPS总质量的20%，最佳反应温度为100℃，最佳反应时间是5h。最佳工艺合成的阻垢分散剂膦酰基羧酸在投加量为15mg/L的条件下，对磷酸钙的阻垢率为100%，对碳酸钙的阻垢率为91.65%。     

聚天冬氨酸对CaCO3的阻垢作用及其分子动力学模拟

首先以氨水与马来酸酐为原料,热缩聚合成聚天冬氨酸,表征结果显示其结构中含有α和β两种构型。通过静态阻垢实验测定了PASP对碳酸钙的阻垢性能,在当PASP投加量为10 mg/L时,阻垢率达到96.9%。同时采用分子动力学方法,模拟计算了PASP分子和离子与方解石(104)和(110)晶面的相互作用。结果表明：聚合物与方解石两晶面结合能大小排序为：PASP离子-110>PASP分子-110>PASP离子-104>PASP分子-104,即PASP与(110)晶面的结合比与(104)晶面牢固,说明PASP对方解石(110)晶面生长的抑制居于主导地位。这与实验得到的结论相一致。     

Laboratory investigation of a new scale inhibitor for preventing calcium carbonate precipitation in oil reservoirs and production equipment

The formation of mineral scale is a complex problem during the oilfield operations. Scale inhibitors are widely used to prevent salt precipitation within reservoirs, in downhole equipment, and in production facilities. The scale inhibitors not only must have high effectiveness to prevent scale formation, but also have good adsorption–desorption characteristics, which determine the operation duration of the scale inhibitors. This work is focused on the development of a new scale inhibitor for preventing calcium carbonate formation in three different synthetic formation waters. Scale inhibition efficiency, optical density of the solution, induction time of calcium carbonate formation, corrosion activity, and adsorption–desorption ability were investigated for the developed scale inhibitor. The optimum concentration of hydrochloric acid in the inhibitor was determined by surface tension measurement on the boundary layer between oil and the aqueous scale inhibitor solution. The results show that the optimum mass percentage of 5 % hydrochloric acid solution in the inhibitor was in the range of 8 % to 10 %. The new scale inhibitor had high efficiency at a concentration of 30 mg/L. The results indicate that the induction period for calcium carbonate nucleation in the presence of the new inhibitor was about 3.5 times longer than the value in the absence of the inhibitors. During the desorption process at reservoir conditions, the number of pore volumes injected into the carbonate core for the developed inhibitor was significantly greater than the volume of a tested industrial inhibitor, showing better adsorption/desorption capacity.