高含钙水体条件下高效钡锶阻垢剂的筛选及复配研究

廖 辉，欧阳向南，龙 海

（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100；2.中国石油玉门油田分公司钻采工程研究院，甘肃酒泉 735000；3.长城钻探钻井三公司，辽宁盘锦 124000）

随着水驱采油阶段的深入进行，采油及集输系统的结垢问题日益突出起来，油田阻垢逐渐成为人们关注的焦点。结垢现象是一种普遍的现象。当含有钙，镁，钡，锶，SO42-，HCO3-，CO32-等多种成垢离子的水体相混，加上地层压力，温度[1]等发生变化时，就会在地层，井筒，管道设备[2，3]等部位结垢。钡锶垢垢质坚硬，是油气生产中最难除去的。这给油田正常生产带来诸多危害[4]。钡锶垢会严重堵塞地层[5]，降低渗透率，进而影响采收率，增大采油成本，更严重的还会直接导致关井。严重影响着油田的正常生产。钡锶垢是油田急需解决的难题之一。但是，目前尚未发现可以高效的抑制钡锶垢的工业阻垢剂产品，高钡锶离子含量水体依然是国际性难题[6]。因此，本文通过对实验室合成的钡锶阻垢剂进行评价，并将其与几种市售阻垢剂进行复配，希望得到一种高效的钡锶阻垢剂体系。

1 实验部分

1.1 主要试剂

无水氯化钙，氯化钡，氯化锶，氯化镁，氯化钠，氯化钾，碳酸氢钠，硫酸钠，均为分析纯。

阻垢剂：AA-SAS，钡锶阻垢剂CT，长江大学石油工程学院提供；AD-304；TH-607B，阻垢缓蚀剂，山东泰和水处理有限公司；钡锶阻垢剂，陕西安得科技实业有限公司。

1.2 阻垢剂性能测试

参照中国石油天然气行业标准SY/T 5673-1993《油田用阻垢剂性能评定方法》[7]，对模拟水体阻垢率的测定采用重量法。

2 实验结果与讨论

2.1 阻垢剂CT 对钡锶垢的阻垢性能

不同浓度，不同加量下，CT 对钡锶离子阻垢效果（见图1，图2）。

由图1，图2 可以看出，CT 对钡锶垢具有较好的阻垢效果。即便钡离子浓度高达400 mg/L，锶离子浓度高达2 500 mg/L，60 mg/L 加量下，阻垢率分别可以达到97.55 %和91.36 %。但是现场资料表示，油田产出水或者注入水中，实际锶离子含量一般均未超过2 000 mg/L[8]，所以CT 能够满足油田阻钡锶垢性能要求。

2.2 CT 对模拟地层水的阻垢效果研究

图1 Ba2+离子浓度对阻垢效果的影响

图2 Sr2+离子浓度变化对阻垢效果的影响

表1 模拟含钙高钡锶水体各种离子组成

在油田实际生产中，垢的存在通常是几种无机盐垢同时作用形成的，模拟油田生产实际（以南海西部涠洲油田水质为基础，并适当增减主要成垢离子的浓度），进行模拟水实验研究，符合油田现场实际应用的需要。CT 对含钙高钡锶水体阻垢效果（见表1，图3）。

图3 不同加量下CT 对模拟地层水的阻垢效果

由图3 可以看出，CT 对表1 中的低钙高钡锶模拟地层水的阻垢性能较好，80 mg/L 加量下阻垢率就可以达到84.63 %，100 mg/L 加量下，其阻垢率能够达到100 mg/L，能够满足低钙高钡锶水体阻垢性能需要。但是其在高钙水体环境中的阻垢性能还有待进一步探究。

2.3 CT 与其它阻垢剂的性能对比

本文将对其余4 种阻垢剂阻钡锶垢效果进行测定，他们均具有一定的阻钙垢性能。固定钡离子浓度为500 mg/L，阻垢剂加量为100 mg/L，实验结果（见表2）。

由表2 可知，陕西安得钡锶阻垢剂，TH-607B 和CT 都表现出了不错的阻钡锶垢性能，但是TH-607B最优，CT 次之。下面考虑将CT 与TH-607B 两种性能较好的阻垢剂复配，来探究其在高钙高钡锶水体中的阻垢性能。

2.4 复配阻垢剂对模拟水体的阻垢性能研究

实验探究了CT 与TH-607B 复配阻垢剂对高钙高钡锶水体（见表3）阻垢性能的影响，实验结果（见表4）。

表2 不同阻垢剂阻垢效果对比

表3 模拟高含钙高钡锶水体各种离子组成

表4 TH-607B 和CT 复配阻垢剂的效果

由表4 可以知道，TH-607B 与CT 复配起到了协同增效的作用。复配阻垢剂性能明显优于单一阻垢剂。当二者以1:1 进行复配时，其阻垢性能最好。80 mg/L加量下，就能够使阻垢率达到83.42 %，基本不会结垢，满足油田高钙水体阻钡锶垢要求，加量为100 mg/L时，其阻垢率更达到了90 %以上。可能是因为这二种阻垢剂均具有一定的阻钙垢性能，两者复配起到了协同增效作用，所以能很好的适应高含钙高钡锶水体阻垢性能。

3 结论

（1）CT 具有高效的阻钡锶垢性能，能够满足油田现场阻钡锶垢需要。

（2）CT 对模拟低钙高钡锶离子水体具有较好的阻垢性能。

（3）几种阻垢剂中，TH-607B 和CT 的阻垢剂性能最好，二者阻垢效果相近。

（4）CT 与TH-607B 复配起到了协同增效的作用，以质量比1:1 进行复配时，其阻垢性能最好。

（5）当CT 与TH-607B 以最优比复配时，80 mg/L加量下，就能够使阻垢率达到83.42 %，基本不会结垢，加量为100 mg/L 时，其阻垢率更达到了90 %以上，能够满足油田高钙水体阻钡锶垢要求。

（6）通过实验，得到了能够适应高含钙水体的一种高效钡锶阻垢剂体系，能够作为油田高含钙环境下高钡锶水体阻垢用剂。

［1］ 张曙光，邓颖，石京平.大庆油田低渗透油气藏防垢剂效果室内实验评价研究［J］.天然气工业，2001，21（3）：92-93.

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［5］ 马浴铭，程耀丽，刘玉民，张彦玲，衣建生.新型油田用钡、锶阻垢剂性能研究［J］.工业水处理，2008，28（1）：27-29.

［6］ Lo S W，Gordon T S，Graham G.Scale control and inhibitor evaluation for an alkaline surfactant polymer flood［Z］.SPE 141551，2011.

［7］ 中国石油天然气行业标准SY/T 5673-1993.油田用阻垢剂性能评定方法［S］.1993.

［8］ 孟令芝，龚淑玲，何永炳.有机波谱分析［M］.武汉：武汉大学出版社，2003.