井筒防垢塊的研制

邱正陽 李長俊 邱 奎 肖 鵬

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.重慶科技學(xué)院，重慶 401331）

井筒防垢塊的研制

邱正陽1，2李長俊1邱 奎2肖 鵬2

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.重慶科技學(xué)院，重慶 401331）

介紹防止井筒結(jié)垢的方法和技術(shù)。通過實驗確定防垢劑最佳組成成分及比例，進行載體與防垢劑、緩蝕劑配比優(yōu)化試驗及固體防垢塊溶出率試驗，研制出防垢效果較好的固體防垢塊。

井筒；防垢；試驗

隨著天然氣井生產(chǎn)年限增加，一些氣井不同程度出現(xiàn)帶水現(xiàn)象。這些地層水一部分經(jīng)過輸送管線匯集后從回注井重新注入地層，高礦化度地層水流經(jīng)生產(chǎn)井和回注井以及近井地層時，井筒或地層裂縫出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，并隨時間推移越來越嚴(yán)重，這將導(dǎo)致井筒流通截面減小，氣體輸送效率下降，且易引起垢下腐蝕，甚至導(dǎo)致井筒報廢，因此，對井筒采取防垢措施非常必要。

1 防垢方法概述

1.1 物理防垢法

物理防垢法是阻止無機鹽沉積于系統(tǒng)壁上，允許無機鹽在溶液中形成晶核甚至結(jié)晶。包括晶種技術(shù)、超聲波處理、磁防垢技術(shù)等。

1.2 化學(xué)防垢法

化學(xué)防垢法是阻止無機鹽在溶液和流體通道壁上結(jié)晶沉淀，主要手段是采用化學(xué)防垢劑。有加酸或注入二氧化碳防止堿性垢、加入防垢劑防止各種垢技術(shù)，該技術(shù)在油田得到廣泛應(yīng)用。

化學(xué)防垢劑可以是單一組分，也可能由幾種組分復(fù)配而成，它的防垢作用可能是以一種機理為主導(dǎo)，也可能是幾種防垢機理同時起作用。油田常用防垢劑有聚磷酸鹽防垢劑、聚合物防垢劑、有機膦酸防垢劑。

固體防垢塊由防垢劑、緩蝕劑和表面活性劑等組分構(gòu)成。

2 固體防垢塊研制

針對蜀南氣礦付1井井筒結(jié)垢情況，取水樣分析研究，研制相應(yīng)的防垢塊。

2.1 試驗器材

防垢劑有乙二胺四甲叉膦酸鈉（EDTEMPS），聚丙烯酸鈉（PAAS），上述藥品均為工業(yè)級；緩蝕劑有苯并三氮唑（BTA）（工業(yè)級）；載體為聚乙烯醇1799（工業(yè)級）；指示劑用鉻黑T。另有藥品NH4Cl（分析純），濃氨水，EDTA溶液，HCl溶液，NaOH溶液，NH3－NH4Cl緩沖溶液。

試驗儀器有250mL三頸瓶、磁力攪拌器、恒溫水浴鍋、電爐、漏斗、溫度計、電子天平、量筒、燒杯、容量瓶、錐形瓶、酸式滴定管、250mL容量瓶、pH試紙等。

2.2 實驗準(zhǔn)備

（1）制備固體防垢塊：使載體完全溶解于水呈現(xiàn)漿糊狀，開始加入一定量的PAAS和BTA，恒溫攪拌至所要求的時間，然后自然冷卻形成固體防垢塊。

（2）配置實驗用溶液：配置指示劑及緩沖溶液（包括鈣羧酸指示劑干粉、NH3－NH4Cl緩沖溶液 (pH=10)、鉻黑T指示劑），配置模擬鹽水，配置溶液（EDTA溶液的配置、NaOH溶液的配制）。

2.3 防垢劑成分選擇

分別取以EDTEMPS、PAAS作防垢劑制備的固體防垢塊放入到盛有500mL付1井水樣的燒杯中，在特定條件下，每6d測定水樣中的鈣、鎂、鋇、鍶等離子總濃度，如表1所示。

表1 試驗過程水樣中鈣、鎂、鋇、鍶等離子總濃度變化

按“油田防垢劑性能評價法”計算出防垢率，繪制防垢率隨時間變化的曲線，如圖1所示。

圖1 防垢率隨時間變化曲線

防垢塊a的防垢率雖然隨著時間延長，藥劑成分逐漸釋放到水樣中，引起防垢率提高，但當(dāng)防垢塊溶化完后防垢率只有46.67%。防垢塊b在同樣的反應(yīng)條件下，防垢率最終可達到86.67%。故將PAAS作為固體防垢塊的防垢劑。

2.4 載體與防垢劑、緩蝕劑配比優(yōu)化試驗

在一定體積的防垢塊中，防垢劑成分所占比例越大，其阻垢效果就越好。但是防垢劑成分越多，會影響到防垢塊的溶解速度，因此需尋找一個合適的防垢劑與載體材料配比關(guān)系，同時也要求固體防垢塊具有較好的緩蝕作用。

通過4次改變防垢劑PAAS和緩蝕劑BTA的加量分別制作固體防垢塊，進行載體與防垢劑最佳配比試驗。最后確定，載體材料與防垢劑配比較好的配方為：聚乙烯醇1799用量10g，PAAS（30%）用量2mL。

根據(jù)上述4種固體防垢塊，由緩蝕率選擇載體與緩蝕劑的最佳配比。載體材料用量不變的情況下，隨著緩蝕劑加量的增加，緩蝕效率提高。但是，當(dāng)緩蝕劑加量超過一定量以后，固體防垢塊的緩蝕率基本維持不變，確定緩蝕劑與載體材料的最佳配比為：聚乙烯醇 PVA1799用量 10g， BTA（4mg/L）2mL。

2.5 固體防垢塊溶出率試驗

固體防垢塊內(nèi)有防垢劑和緩蝕劑，在井筒中較高溫度氣田水的長期浸泡下，應(yīng)該能夠緩慢而均勻地溶解并釋放出藥劑成分，對井筒起到持續(xù)防垢緩蝕作用。

將2.5g固體防垢塊樣品在置于500mL水樣中恒溫至80℃，作溶出率試驗。以防垢塊中Zn2+的溶出率代表樣品的溶出率，其溶出率隨時間的變化情況見表2。

表2 固體防垢塊靜態(tài)溶出率

3 結(jié) 語

（1）以聚乙烯醇1799為載體，聚丙烯酸鈉（PAAS）和苯并三氮唑（BTA）分別作為防垢劑和緩蝕劑，水作為溶劑，研制出的耐高溫固體防垢塊，它兼具阻垢、緩蝕作用，其制作簡便，易于批量生產(chǎn)。

（2）固體防垢塊的配方為：聚乙烯醇10g，30%的聚丙烯酸鈉2mL，4mg/L苯并三氮唑2mL，水30mL。

（3）固體防垢塊在80℃的付1井水樣中保持了30d才完全溶解，相應(yīng)達到的阻垢效率為86.67%，緩蝕率為57.66%。

Research on Scale Inhibiting of Well Tube

QIU Zhengyan1，2LI Changjun1QIU Kui2XIAO Peng2
(1.Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 401331)

The measure and technology of scale inhibiting are introduced in this paper.The most optimum composition and its ration of scale inhibitor are determined by experimental study.The prescription optimum test between carrying material and scale inhibitor,slow corrosion agent as well as separation ration test of solid scale prevention block are carried out.Finally,the solid scale prevention block with good scale inhibiting effect is developed.

well tube；scale inhibiting；test

TE358

A

1673-1980（2012）01-0073-02

2011-10-13

蜀南氣礦科研項目

邱正陽（1967-），男，重慶人，副教授，西南石油大學(xué)在讀博士研究生，研究方向為油氣儲運。