[发明专利]一种油井缓蚀阻垢聚合物、油井缓蚀阻垢剂及其制备方法

说明书

本发明属于阻垢剂领域，具体涉及一种油井缓蚀阻垢聚合物、油井缓蚀阻垢剂及其制备方法。该油井缓蚀阻垢聚合物具有式Ⅰ所示的结构。本发明的油井缓蚀阻垢聚合物，利用酰胺基团中的N元素吸附于井筒表面，N元素中的孤对电子与金属空轨道生成配伍体，形成吸附膜，起缓蚀作用。由于吸附膜的存在，致使阻垢聚合物在井筒表面驻留，不被产出液带出；在井筒环境条件下，酰胺键逐渐水解，生成具有羧基COO^‑和磺酸基SO₃^‑的聚合物，起阻垢作用，实现阻垢成分持续有效释放，提高阻垢剂的利用率。

技术领域

本发明属于油井井筒阻垢领域，具体涉及一种油井缓蚀阻垢聚合物、油井缓蚀阻垢剂及其制备方法。

背景技术

陆上部分油田地下水中结垢离子(Ca²⁺、SO₄^2-、HCO₃^-)的含量较高，在产出过程中，由于压力、温度、流速等变化，容易在油井井筒中形成无机垢(CaCO₃、CaSO₄)，导致泵筒、凡尔、油管等被垢堵塞、躺井，影响油井产量。阻止井筒结垢成为目前油井日常管理工作之一。

由于温度、压力、流速等的变化无法控制，最有效的阻垢方法是添加化学阻垢剂。化学阻垢剂基本原理有以下三种：一是鳌合机理，阻垢剂与产出液中结垢阳离子Ca²⁺形成稳定的络合物，减少结垢阳离子Ca²⁺浓度，使其达不到形成垢的离子积，以防止垢的形成；二是晶格畸变机理，阻垢剂吸附于垢晶核上，打乱晶格的有序排列，使垢难以聚集、长大、沉积；三是分散机理，阻垢剂吸附于垢颗粒表面，使表面带有电荷，在相同电荷相斥作用下，阻止垢的聚集、长大、沉积。

目前常用阻垢剂主要有三种类型：缩聚磷酸盐类；有机膦酸盐与有机膦酸酯类和聚合物类阻垢剂。前两类由于含有P元素，可使水体污染，已逐步被替代。聚合物类阻垢剂，可兼具鳌合作用、晶格畸变作用和分散作用，最常用的是聚羧酸盐类，当在分子链中引入磺酸基团，耐温可达180℃，可满足陆上油田阻垢需要。

在目前生产技术条件下，聚羧酸盐类阻垢剂是质量分数30％～40％的水溶液，其制备工艺简单方便，成本低。现场应用方法是在一定周期内间歇从油管与套管环形空间加入一周期用量的阻垢剂，阻垢剂与井筒中液面接触，溶解于产出液中，分子中的COO^-与产出液中成垢阳离子Ca²⁺络合，形成稳定物质，减少阳离子浓度，阻止垢形成。

目前聚羧酸盐类阻垢剂在应用时存在两个主要问题：一是阻垢剂有效利用率低。由于产出液是连续不断的，井筒中加入的阻垢剂很快被产出，导致刚加入时阻垢剂量大，浓度超高，后续由于被产出，浓度很低或无，起不到阻垢效果；二是阻垢剂与其它添加剂配伍问题，主要是与缓蚀剂配伍问题。因为缓蚀剂是最常用的油井井筒添加剂，主要是防止管柱腐蚀，延长管柱寿命。当不配伍时，阻垢剂与缓蚀剂均达不到理想效果，如阻垢剂中-COO^-与季铵盐类缓蚀剂中N⁺相互作用，生成沉淀，即不能起阻垢作用又不能起缓蚀作用。

申请公布号为CN104556426A的中国发明专利申请公开了无磷复合型缓蚀阻垢剂的制备方法，该缓蚀阻垢剂由20-30份酒石酸钙、10-20份十八烷基糖苷、8-12份苯并三氮唑、3-5份双(羟甲基)咪唑烷基脲、15-20份甲基硅烷醇、10-15份尿囊素、12-15份丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物、8-10份甘油聚甲基丙烯酸酯和60-70份水组成。其是一种高分子聚合物与无机盐组合的复合型缓蚀阻垢剂，优点是缓蚀阻垢剂组分中不含有机或无机磷，其中丙烯酸羟乙酯/丙烯酰二甲基牛磺酸钠共聚物、甘油聚甲基丙烯酸酯起阻垢作用；苯并三氮唑、双(羟甲基)咪唑烷基脲起缓蚀作用。缺陷是虽然解决了缓蚀剂与阻垢剂配伍性问题，但未解决阻垢剂有效利用率低问题。因为聚羧酸盐工艺限制，其本身还是水溶液，当与液面接触时，快速与液面混合，随着产出液产出，有效利用率极低。

发明内容