油田注水用阻垢剂的研究及性能测试

本文依据塔里木油田标准和国家标准分别对各个单组分阻垢率进行碳酸钙阻垢率的测定, 并因此结果调整配方, 测定新复配的三元共聚阻垢剂的阻垢效果。

一、塔里木油田标准

1. 各单组分阻垢剂阻垢率的测定

根据此标准, 在50℃、16h、30ppm时测得各单组分阻垢剂的阻垢率如表1.1所示:

2. 三元共聚复配阻垢剂阻垢率的测定

根据此标准, 测得三元共聚复配阻垢剂阻垢率如表1.2所示:

二、国家标准:水处理阻垢剂性能的测试——碳酸钙沉积法

1. 实验原理

以含有一定量碳酸氢根离子和钙离子的配制水和水处理剂制备成试液。在加热条件下, 促使碳酸氢钙加速分解为碳酸钙。达到平衡后测定试液中的钙离子浓度。钙离子浓度越大则该水处理剂的阻垢性能越好。因根据塔里木油田测得的结果实际不符, 条件苛刻, 故着重讨论碳酸钙沉积法。

2. 单组分阻垢剂阻垢率的测定

在80℃、10h、5ppm时, 分别测定个各单组分阻垢剂阻垢率的大小, 结果如表2.1所示:

由室验结果可以看出, HEDP的阻垢能力最强, 对合成新的阻垢剂贡献最大, 其次为PAA。

三、三元共聚复配阻垢剂阻垢率 (4-2-1) 的测定

以下实验均在水质条件为钙离子 (Ca2+) 6mmol/L、碳酸氢根离子 (HCO3-) 12 mmol/L进行。

1. 单因素分析

(1) 在80℃、10h时, 改变加药浓度进行阻垢率的测定。

由图3-1可以看出, 加药量在2ppm至5ppm变化较大, 在7ppm以上基本不变。

(2) 在10h、加药量为5ppm时, 改变温度进行阻垢率的测定。

由图3-2可以看出, 45℃阻垢效果最好, 在45℃可以达到100%。

(3) 在加药量为5ppm, 分别在60℃和80℃, 改变加热时间, 考察时间对阻垢率的影响。

2. 正交试验

由于试验共有三个因素, 其中三个因素具有两水平。因此根据正交实验法, 选用L4 (23) 型正交表来拟定方案。正交试验结果见表

极差值越大, 表明因子所选水平对指标影响越大, 从表3.2的极差值中, 可以得出结果:极差A>极差C>极差B。

结论

根据实验研究, 从本文中可以得出以下结论。

1.在用塔里木油田公司发表的行业标准测阻垢率时, 单组分效果最好的ATMP只有35%左右, 合成的三元共聚阻垢剂在加药量为30ppm时, 也仅是35%左右, 而增大加药量为100ppm, 也只能达到40%。由此判断, 该标准太苛刻, 而且不完善。

2.碳酸钙沉积法测阻垢率:在80℃、10h、5ppm时, 单组分HEDP的阻垢能最强, 达到76%, 因此对复配新的阻垢剂贡献最大, 其次为PAA。增大加药量和降低温度都可以提高三元共聚阻垢剂的阻垢效果, 而在加药量不变时, 温度不同, 加热时间对阻垢率的影响不同, 说明时间和温度可能存在交互作用。从正交试验结果可知, 温度对阻垢率的影响最大, 其次为加药量和加热时间。在60℃、6h、5ppm条件下, 阻垢率可以达到91%, 在60℃、10h、10ppm条件下, 甚至达到100%, 说明该复配的三元共聚阻垢剂阻垢效果相当好。

摘要：本文通过系列实验室试验, 对现有的部分阻垢剂的性能做了考察, 并在实验的基础上进一步调整配比和用量, 使性能满足国标及现场要求。本文对五种单组分阻垢剂和三元共聚复配阻垢剂分别进行了传统静态碳酸盐沉淀, 找出了适合一般工程需要效果较好的阻垢剂。