邱广敏、赵修太、贾红霞、李兆爱等研究人员来自中国石油大学石油工程学院,他们的研究成果《固体阻垢剂zgj-1的室内研制》于2008年发表在《西南石油大学学报(自然科学版)》上。该研究主要针对油田开发中后期注水开发过程中常见的结垢问题,旨在解决液体阻垢剂在实际应用中存在的间歇注入、加药不均匀、药效短、消耗大和效果不稳定等缺点,通过室内合成和筛选,开发了一种新型固体阻垢剂zgj-1。
油田开发中后期,注水开发是主要手段。然而,注入水在流动过程中,由于温度、压力、pH值、离子组成等条件的变化或不相容水的混合,容易在注水管道、井筒及地层中引起结垢。结垢问题若不加以防治,将导致注水量降低、管道堵塞、垢下腐蚀、油气产量下降、设施寿命缩短、能耗增大及运转成本上升等一系列问题,给油田带来巨大的经济损失。传统的液体阻垢剂存在诸多缺陷,因此,开发一种长效、稳定且易于使用的固体阻垢剂成为研究的重点。
研究分为多个步骤,包括母体阻垢剂的合成、母体阻垢剂的筛选、增效剂和粘合剂的筛选、固体阻垢剂的成型工艺研究以及溶解速率和阻垢效果的评估。
母体阻垢剂的合成
研究人员首先将三乙烯四胺、甲醛按一定比例加入装有搅拌器、冷凝管和温度计的四口圆底烧瓶中,随后通过滴液漏斗缓慢加入三氯化磷,反应温度控制在100~120℃,恒温反应90分钟。反应完成后,逐滴加入质量分数为40%的氢氧化钠溶液,将产物pH值调至9,最终得到红棕色、均匀且易溶于水的混合物,记为zg1。
母体阻垢剂的筛选
实验使用纯梁油田污水,在80℃条件下对几种母体阻垢剂进行筛选。结果表明,zg1和atp的阻垢效果较好,在加量为10mg/l时,阻垢率分别达到98.0%和95.6%。因此,zg1和atp被选为母体阻垢剂。
增效剂的筛选
为提高固体阻垢剂的阻垢效果并有助于成型,研究人员加入了多种增效剂,并通过石油行业标准sy/t5673-93《油田用防垢剂性能评定方法》测试其阻垢效果。结果显示,增效剂edt-n的效果最佳,在加量为10mg/l时,阻垢率达到98.9%。
粘合剂的筛选
粘合剂的筛选旨在帮助固体阻垢剂成型。研究人员测试了多种粘合剂,最终确定粘合剂配方为m(nq)∶m(ev-2)=1∶1,加量为20%。该配方在溶解速率和残渣量方面表现最佳。
固体阻垢剂的成型工艺
固体阻垢剂通过加热挤压成型法制备。将阻垢剂和添加剂充分混合后,装入容器内,在预设温度下反应特定时间,迅速挤压成型。固体阻垢剂可以制成球状、柱状或粒状,具体尺寸和形状根据投放环境和介质条件而定。
溶解速率及阻垢效果的评估
研究人员通过静态和动态方法对固体阻垢剂的溶解速率和阻垢效果进行评估。结果表明,80℃下,静态平均溶解速率为0.1308g/d·cm2,动态平均溶解速率为0.1592g/d·cm2。在加药量为10mg/l时,阻垢率达到98.9%。
研究成功开发了固体阻垢剂zgj-1,其基本配方为m(atp)∶m(zg1)∶m(edt-n)=1∶1∶0.5,粘合剂加量为20%。该阻垢剂在80℃下表现出优异的阻垢效果,阻垢率达到98.9%。此外,研究还建立了固体阻垢剂的模拟评价方法,通过静态和动态溶解速率测试,验证了其长效性和稳定性。
固体阻垢剂zgj-1的成功研制为解决油田结垢问题提供了新的解决方案。其长效、稳定且易于使用的特点,使其在油田开发中具有广泛的应用前景。该研究不仅为油田防垢技术提供了新的思路,还为固体阻垢剂的开发和评价提供了科学依据。
该研究不仅解决了液体阻垢剂在实际应用中的诸多缺陷,还为油田防垢技术的发展提供了新的方向。固体阻垢剂zgj-1的成功研制和推广应用,将有效降低油田开发中的结垢问题,提高油田开发效率,降低生产成本,具有重要的科学价值和应用价值。