大分子有机膦阻垢剂筛选及应用效果评价

王 维，海 霞，刘 洋

（1.中国石油长庆油田分公司西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710021；

在油田开发过程中，地层流体从油气层流出，经井筒、井口最后到地面集输系统，地层水中的成垢离子受油气水平衡状态的变化以及压力、温度的变化等的影响，导致无机盐垢的沉积而生成垢。同时，在二次采油过程中，注入水与地层水、不同开发层系地层水的不配伍性，也易产生沉淀、不稳定的物质。结垢易造成不同程度的管道堵塞和管道腐烛，影响管线输送效率，同时对于低渗、超低渗油田，结垢可能堵塞油气渗流通道，重复酸化解堵作业将大幅提高开发成本。

本文结合长庆油田a 区块水质特点，通过室内试验对油田几种常用的阻垢单剂进行了性能评价和筛选，并通过现场试验评价应用效果。

1 现场水型及垢样分析

为全面分析油水井及掺水系统结垢成因，选取该区块部分油井对采出液中各离子含量的测定（见表1）。

从表1 看出，该区块水型为CaCl2型，由于整个区块结垢受多因素的影响，同一区块油井、掺水系统成垢因素不同，导致垢质组成各异。通过对现场垢样成分进行分析，该区块垢质主要以碳酸盐、硫化物、铁氧化物、硅酸盐及少量硫酸钡等组成（见表2）。

表1 水型分析表

表2 垢样分析表

2 药剂选型

阻垢剂的分子结构中都有多个或多种官能团，在水体系中可能表现出鳌合、吸附和分散等作用。同时，多种阻垢剂联合使用时，能表现出一定协同效应，即阻垢效果均比其中一种药剂单独使用时的效果要好。通过调研国内各大油田应用的阻垢剂类型，筛选出KYHZ、ATMP、PESA、HPAM、HEDPA、AA/AMPS、大分子有机膦阻垢剂[3、4]、硫酸钙阻垢分散剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂等10 种不同类型阻垢剂。

3 阻垢剂筛选

3.1 实验方法

水处理剂阻垢性能的测定采用SY/T 5673-93《油田用防垢剂性能评定方法》。在三角烧瓶中加入一定量的碳酸氢根和钙离子溶液，然后加入水处理剂制备成试液。在加热条件下，促使碳酸氢钙分解为碳酸钙。达到平衡后测定试液中的钙离子浓度。钙离子浓度愈大，则该水处理剂的阻垢性能愈好。采用稀释倍数法控制阻垢剂的浓度[5]。

3.2 实验试剂

3.2.1 模拟地层水溶液的配置

（1）阻碳酸钙垢试验用预备液：钙离子预备液：用无水CaCl2配置成含CaCl211.9 g/L 的水溶液；碳酸根离子预备液：用Na2CO3配置成含Na2CO311.1 g/L 的水溶液。

（2）阻硫酸钙垢试验用预备液：钙离子预备液：用无水CaCl2配置成含CaCl281.60 g/L 的水溶液；硫酸根离子预备液：用NaSO4配置成含Na2SO4106.4 g/L 的水溶液。

3.2.2 其它试剂 EDTA 标准溶液：0.005 0 mol/L；EDTA 标准溶液：0.050 mol/L；NaOH 溶液：0.5 mol/L；钙试剂：1 %；阻垢剂预备液：称取0.1 g 阻垢剂，溶于1 000 mL 蒸馏水中。

3.3 阻垢剂单剂的筛选

筛选过程中阻垢性能的检测依照Q/SYCQ3059-2009（标准规定60 ℃下，加药浓度60 mg/L 时，碳酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢率分别大于65 %和85 %）。

表3 阻垢剂单剂的筛选

由表3 可以看出：无论是原液还是60 %的溶液，碳酸钙垢和硫酸钙垢阻垢率较高的阻垢剂单剂为：大分子有机膦阻垢率最佳，硫酸钙阻垢分散阻垢剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂次之。考虑到阻垢剂之间的协同效应，进行二元复配。

3.4 二元复配的阻垢剂性能检测

主剂：大分子有机膦（选择原因：1、阻垢率最高；2、pH 值为6，对集输管线不易产生腐蚀）。配剂：硫酸钙垢分散剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂，将配剂与主剂1:1 复配，编号分别为：1#、2#、3#。

表4 碳酸钙/硫酸钙垢的阻垢率

由表4 可看出，3#配方的碳酸钙垢的阻垢率最高，2#的硫酸钙垢阻垢率最高；复配方案相比单剂，其阻垢性能降低。因此，选择大分子有机膦单剂为最终配方。

3.5 配伍性评价

油田生产中常用的油田助剂有杀菌剂、破乳剂和凝剂等，因此开展了大分子有机膦单剂与常用助剂的配伍性实验。由实验结果知，在测试体系中加入破乳剂、絮凝剂、杀菌剂对阻垢分散剂的阻垢效果没有影响。

表5 其他油田助剂对阻垢分散性能影响

4 现场应用

2013 年6月在a 区块开展现场试验，试验前后注水泵通球压力由1.2 MPa 下降至0.6 MPa，管输压差由1.6 MPa 降至0.8 MPa，管线输送能力明显提高，休泵周期由1 次/月降至1 次/3 月；油井平均检泵周期由400 d 延长至500 d，月酸洗次数降低4 次。结果表明大分子有机膦阻垢具有良好的阻垢性能，油水井、集输管线结垢问题得到明显缓解。

5 结论

（1）室内筛选评价结果表明大分子有机膦单剂阻垢性能良好，与硫酸钙阻垢分散阻垢剂、硫酸盐分散阻垢剂、缓蚀阻垢剂协同效应一般，与a 区块常用助剂具有较好的配伍性。

（2）大分子有机膦阻垢剂现场适应性较好，能有效缓解a 区块采集输系统结垢问题。下一步将继续开展大分子有机膦单剂与其他类型阻垢剂协同效应的研究，以降低药剂成本。

［1］ 生许磊.油田阻垢剂的阻垢性能研究［D］.青岛：中国海洋大学，2013.

［2］ 胡文庭.延长油田寨科一旦八区块配伍性研究及阻垢剂筛选［D］.武汉：长江大学，2010.

［3］ 郑邦乾，朱清泉.高分子阻垢剂及其阻垢机理［J］.油田化学，1984，（2）：38-45.

［4］ 马金红，史江华，等.大分子有机膦阻垢剂的研发与应用［J］.新疆化工，2012，（1）：24-25+28.

［5］ 海霞，刘真.阻垢剂复配的协同效应研究［J］.石油化工应用，2012，31（10）：100-102.