聚驅(qū)抽油桿下行滯后井酸洗降黏除垢技術(shù)研究

聚驅(qū)抽油桿下行滯后井酸洗降黏除垢技術(shù)研究

寇悅1，高學(xué)良2，劉穎1，郭斌1，張榮明1

(1.東北石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 大慶 163318;2.中海油能源發(fā)展股份有限公司安全環(huán)保分公司，天津 300451)

摘要：大慶油田聚驅(qū)井出現(xiàn)嚴(yán)重的抽油桿下行滯后現(xiàn)象，主要原因?yàn)椴沙鼍酆衔镳ざ雀呒熬诮Y(jié)垢。研制出一種酸洗降黏除垢劑，可有效處理采出井井下滯后物質(zhì)，復(fù)配酸氨基磺酸與鹽酸最佳濃度比為4∶1時(shí)，降黏除垢效果較好；選用緩蝕劑CY-1在0.10%濃度下的緩蝕效率最高可達(dá)69.1%，且穩(wěn)定性相對(duì)較好，具有一定的現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：酸洗；下行滯后；降黏除垢

收稿日期：2015-05-29

作者簡介：寇悅，女，黑龍江大慶人，研究方向：油田化學(xué)，E-mail:361910176@qq.com；

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.09.015

中圖分類號(hào)：TE 375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

聚合物驅(qū)油技術(shù)已在大慶油田廣泛應(yīng)用[1-2]，并取得了顯著效果，但隨著聚驅(qū)采出井中采出液聚合物濃度的增大，泵筒內(nèi)出現(xiàn)聚合物黏稠性膠團(tuán)，從而使得采出液性質(zhì)變得更加復(fù)雜，由牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥ｎD流體，表現(xiàn)出黏度較水驅(qū)有明顯增高，加之油管及襯套長時(shí)間表面結(jié)蠟及沉積垢，導(dǎo)致有桿抽油機(jī)抽油桿下行滯后問題嚴(yán)重，且加重了管桿偏磨與腐蝕[3]，由此縮短熱洗周期，增加采油成本，影響聚驅(qū)正常生產(chǎn)[4-5]。針對(duì)該問題國內(nèi)多數(shù)油田采用熱洗、刮削等物理方法，但未見明顯改善。為此，作者研制出一種酸洗降黏除垢劑，不僅可有效去除聚合物凝膠及垢，且該藥劑對(duì)油管腐蝕性較低，可應(yīng)用于油田現(xiàn)場采出井，從源頭上解決抽油桿下行滯后問題。

1實(shí)驗(yàn)

1.1　材料與試劑

鋼片及掛具。

大慶油田第六采油廠采出井井壁垢樣，垢樣組成ω(硅酸鹽)：15.9%～17.5%，ω(碳酸鹽)：63.0%～67.2%，ω(鐵)：3.4%，ω(油)：14.5%～16.2%，ω(其它雜質(zhì))：0.81%～1.32%；礦化度為5 910 mg·L-1的油田采出水。

聚丙烯酰胺(相對(duì)分子質(zhì)量1.70×107)，大慶采油一廠；氨基磺酸(NSA)、鹽酸，分析純，中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)試劑站；緩蝕劑HMTA、HEDP、CY-1、IL-J。

1.2　實(shí)驗(yàn)原理

由于抽油桿下行滯后井中含有較高濃度的聚丙烯酰胺溶液，酸的加入可以使長鏈聚丙烯酰胺斷裂，進(jìn)而起到降解降黏的作用[6]。氨基磺酸為固體一元酸，溶于水，有較強(qiáng)的酸性，但對(duì)鋼、鐵的腐蝕性較低[7]，與鹽酸混合并投加一定量緩蝕劑，可以起到降黏除垢效果。

2結(jié)果與討論

2.1　復(fù)配酸除垢實(shí)驗(yàn)

配制不同濃度(2%、3%、4%)的氨基磺酸水溶液和稀釋的鹽酸溶液(1%、2%)。用天平稱取洗去油漬的粉末狀的井壁垢樣，每次稱取0.5 g放入燒杯中并加入不同濃度的氨基磺酸溶液及鹽酸溶液各10 mL，將密封好的燒杯放在托盤上，置于模擬地層溫度45 ℃的恒溫箱中，反應(yīng)12 h后過濾、烘干、稱量，計(jì)算除垢率，結(jié)果見表1。

由表1可知，氨基磺酸中加入鹽酸后，除垢率明顯升高。當(dāng)氨基磺酸與鹽酸的濃度比為4∶2時(shí)除垢率最大，可達(dá)60.2%，但隨著體系中鹽酸量的增多，其腐蝕性增強(qiáng)。為了降低對(duì)抽油桿及井筒的腐蝕率，選擇加入1%的鹽酸，即氨基磺酸與鹽酸的最佳濃度比為4∶1。

2.2　復(fù)配酸降黏實(shí)驗(yàn)

采用礦化度為5 910 mg·L-1的油田采出水配制濃度為1 500 mg·L-1的聚丙烯酰胺溶液，取20 mL聚丙烯酰胺溶液置于比色管中，再加入不同濃度不同配比的氨基磺酸溶液及鹽酸溶液，充分混合，放入模擬地層溫度45 ℃的恒溫箱中，測(cè)定黏度的變化，結(jié)果如圖1所示。

表1氨基磺酸與鹽酸的配比對(duì)除垢的影響

Tab.1Effect of the NSA/HCl ratio on descaling

c(NSA)∶c(HCl)反應(yīng)后垢樣質(zhì)量/g除垢率/%2∶00.38722.62∶10.32535.03∶10.28742.64∶10.21058.02∶20.29141.83∶20.22654.64∶20.19960.2

圖1　復(fù)配酸降黏除垢曲線 Fig.1　The viscosity reduction and descaling curves of mixed acid

由圖1可知，復(fù)配酸對(duì)聚合物有一定的降解降黏作用，對(duì)垢具有一定的溶解作用。聚丙烯酰胺溶液黏度隨著氨基磺酸濃度的增大而下降，除垢率隨氨基磺酸濃度的增大而升高，當(dāng)改變鹽酸量時(shí)，黏度及除垢率均會(huì)改變，當(dāng)氨基磺酸濃度與鹽酸濃度比為4∶1時(shí)，復(fù)配酸對(duì)聚丙烯酰胺的降黏率為37.9%，對(duì)垢樣的除垢率為58.0%。

2.3　緩釋性能實(shí)驗(yàn)

在5%復(fù)配酸濃度下，考察不同濃度的緩蝕劑(HMTA、HEDP、IL-J、CY-1)對(duì)鋼片緩蝕性能的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，緩蝕效率隨著緩蝕劑的增大而升高，當(dāng)加入0.10%的HMTA、HEDP、IL-J、CY-1時(shí)，緩蝕效率分別為37.5%、48.8%、58.9%、69.1%；隨著緩蝕劑濃度的繼續(xù)增大，緩蝕效率未有顯著變化。其中，緩蝕劑CY-1的緩蝕效率最高，最佳濃度為0.10%。

圖2　不同緩蝕劑性能實(shí)驗(yàn) Fig.2　Performance experiment of different corrosion inhibitors

2.4　降黏除垢劑的穩(wěn)定性

將按照一定比例配制好的降黏除垢劑靜置1～6 d，分別測(cè)定其對(duì)10%含油率1 000 mg·L-1聚合物凝膠堵塞物的降黏率及垢樣的除垢率，考察降黏除垢劑的穩(wěn)定性，結(jié)果如圖3所示。

圖3　降黏除垢劑穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) Fig.3　The stability experiment of viscosity reduction and descaling detergent

由圖3可知，降黏除垢劑隨著放置時(shí)間的延長，降黏除垢效果逐漸下降，特別是當(dāng)放置4 d以上時(shí)，除垢效率有明顯下降，但總體來說下降幅度并不大；降黏除垢劑4 d內(nèi)相對(duì)比較穩(wěn)定，易于存放，可以提前配制，滿足現(xiàn)場施工要求。

3結(jié)論

1)氨基磺酸與鹽酸復(fù)配使用不僅可以降低聚丙烯酰胺溶液黏度，還能起到一定的除垢效果。

2)體系中加入少量緩蝕劑，可防止降黏除垢劑對(duì)抽油桿及井壁的腐蝕。

3)該降黏除垢劑具有較好的穩(wěn)定性，具有一定的現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘭玉波，楊清彥，李斌會(huì)．聚合物驅(qū)波及系數(shù)和驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)研究[J].石油學(xué)報(bào)，2006，27(1)：64-68．

[2]廖廣志,牛金剛,邵振波,等.大慶油田工業(yè)化聚合物驅(qū)效果及主要做法[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2004,23(1):49-51.

[3]劉德新,張國榮,劉洋,等.油井采出液中聚合物的負(fù)影響與綜合處理[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2010,29(4):111-114.

[4]付亞榮,付麗霞,李造吉,等.采出液含聚合物或凝膠的油井降黏技術(shù)[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2010,18(7):14-16.

[5]張榮明，高學(xué)良，任春燕,等.EPI-DMA共聚物在聚驅(qū)采出工藝中降黏防蠟作用研究[J].化學(xué)工程師,2015,(3):35-41.

[6]吳晉英,張敏,徐會(huì)武,等.氨基磺酸及其混合酸腐蝕性比較[J].清洗世界，2008,24(5):14-15.

[7]LIBERATORE M W,BAIK S,MCHUGH A J,et al.Turbulent drag reduction of polyacrylamide solutions:Effect of degradation on molecular weight distribution[J].Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics,2004,123(2-3):175-183.

Study on Viscosity Reduction and Descaling Technology by Pickling for

Polymer Flooding Producing Well of Sucker Rod Down Lag

KOU Yue1，GAO Xue-liang2，LIU Ying1，GUO Bin1，ZHANG Rong-ming1

(1.CollegeofChemistry&ChemicalEngineering,NortheastPetroleumUniversity,Daqing163318,China;

2.SafetyandEnvironmentalProtectionCo.,Ltd.,

CNOOCEnergyTechnology&ServicesLimited,Tianjin300451,China)

Abstract：The pumping rod is lagging seriously in the polymer flooding wells in Daqing Oilfield.It is caused by the high polymer viscosity and fouling on the shaft wall.A viscosity reduction and descaling detergent which can recovery wells lagging effectively was developed.The detergent had better viscosity reduction and desaling efficiency when the optimal ratio of amino sulfonic acid and hydrochloric acid was 4∶1.When the concentration of corrosion inhibitor CY-1 was 0.10%,the corrosion inhibition efficiency reached 76.7%.The stability of the detergent was relatively well and it possessed certain application value.

Keywords：pickling;rod down lag；viscosity reduction and descaling