專利名稱：油田井下固體防垢劑及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種油田井下固體防垢劑及生產(chǎn)工藝，是對現(xiàn)有的液態(tài)或粉末狀防垢劑的改進(jìn)，屬于采油油井用水化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在油田井下采油管道中多采用液態(tài)或粉末狀防垢劑，以防止采油泵轉(zhuǎn)子生垢，液態(tài)或粉末狀防垢劑工藝操作繁雜，設(shè)備龐大，防垢劑隨采出液流失較多，防垢成本較高，效果不理想。本發(fā)明人發(fā)明專利(專利申請?zhí)?0123350.5)，公開了一種《油田井下固體防垢劑》，具有很好的除垢防垢效果，但其釋放速度、腐蝕速度不夠理想，分別為≤0.007g/m2h，≤0.016gm2h。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種油田井下固體防垢劑，克服了現(xiàn)有液態(tài)或粉末狀防垢劑操作工藝復(fù)雜，釋放速度、腐蝕速度不夠理想，防垢劑流失浪費(fèi)的問題。
本發(fā)明還提供了油田井下固體防垢劑的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下是以硅酸鹽(SiO32-)為主要載體，添加一定比例的吸附材料后，在高溫、常壓狀態(tài)下，經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)，使原料由固相轉(zhuǎn)化成液相，送入模具內(nèi)成型，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，原料由液相轉(zhuǎn)化為固相。再經(jīng)過窯熱處理除去應(yīng)力后，成型為可緩慢溶解的新型中空半玻璃化固體防垢產(chǎn)品。
本發(fā)明是由以下原料按重量份數(shù)比制成的除垢劑硅石30～38、碳酸鈉32～38、三聚磷酸鈉13～18、堿金屬鹽10～15、三氧化二鋁1～3、硼砂0.5～2。
本發(fā)明的優(yōu)選組方為硅石30、碳酸鈉32、三聚磷酸鈉16、堿金屬鹽11、三氧化二鋁2、硼砂1。
所述的堿金屬鹽包括Na2CO3、K2SO4、Na5P3O10、Na2B4O7等鉀鈉金屬鹽。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝如下按上述比例稱取各原料，混合均勻后投入1000～1500℃高溫爐中，熔融6～10小時(shí)，倒入模具成型，再放入退火磨具上送入隧道窯中，進(jìn)行過窯退火消除應(yīng)力處理，過窯的時(shí)間為22～38小時(shí)，溫度從460緩慢降至420，最后冷卻至常溫，制成本發(fā)明產(chǎn)品。
上述的過窯工序特別是退火的溫度和時(shí)間是生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵，如果退火大了產(chǎn)品變形，退火小了產(chǎn)品炸裂，本發(fā)明提供了最佳工藝條件，解決了產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力的問題，使產(chǎn)品溫度緩慢下降，使產(chǎn)品性能穩(wěn)定，大大減少了破損率。
固體防垢劑與采出液接觸后，緩慢釋放出膠態(tài)負(fù)離子，可以吸附采出液中的鈣、鎂離子及懸浮物，使其變成膠態(tài)粒子，降低水中的硬度，有效地抑制鈣、鎂離子及懸浮物在金屬表面成垢，膠態(tài)粒子由流動(dòng)體系排出系統(tǒng)之外，起到防垢作用。
該防垢劑對金屬表面有較強(qiáng)的親合力，在緩慢溶解于采出液中時(shí)，在油泵和采油管道金屬表面形成一層堅(jiān)韌的分子膜(1微米以下)，使鈣、鎂離子和懸浮物不易在油泵和油管壁金屬表面沉積，再次起到防垢作用。同時(shí)這層分子膜又能防止金屬表面與采出液中的陰離子及溶解氧接觸，有效地抑制了化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。對油泵和管壁已形成的垢層，該防垢劑通過潤濕、滲透、離子交換、吸附等過程，起到溶解、剝離垢層的作用，達(dá)到除垢的效果。
本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于三氧化二鋁在玻璃中形成四面體與SiO2的四面體組成連續(xù)性結(jié)構(gòu)網(wǎng)，能提高玻璃的熱、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度，并減輕玻璃熔融體對爐體耐火材料的侵蝕。三氧化二鋁成分的增加，降低了水中的硬度，減小了析出鈣、鎂水垢的可能性。增加了吸附功能(作用)，使釋放速度減緩，延長了產(chǎn)品使用壽命，降底腐蝕速度(基本達(dá)到了無腐蝕)，達(dá)到了延長檢泵周期的目的。改變了原專利上釋放速度、腐蝕速度的數(shù)據(jù)。
準(zhǔn)確控制溫度及投料時(shí)機(jī)使原輔料在經(jīng)過高溫熔融后不改變有效成分。溫度低時(shí)，原料不能完全熔融，產(chǎn)品與模具粘連，無法脫模。產(chǎn)品載體溶解速度過快；溫度高時(shí)，原料有效成分被破壞，產(chǎn)品載體完全玻璃化而不可溶解。
該產(chǎn)品施放方式區(qū)別于所有油田防垢產(chǎn)品。是將產(chǎn)品直接施放在油田采油管道的尾套管內(nèi)，緩慢溶解后直接作用于油泵和油管，阻止其結(jié)垢和腐蝕。改變了油田一貫采用的注酸除垢方式，增強(qiáng)了該產(chǎn)品的先進(jìn)性和實(shí)用性。
以下是“大慶油田技術(shù)總結(jié)報(bào)告”中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為了測定固體防垢劑的防垢效果，進(jìn)行了靜態(tài)防垢率試驗(yàn)。試驗(yàn)采用一廠和二廠三元復(fù)合驅(qū)油井采出液，恒溫(溫度50℃～60□℃)，時(shí)間72h，防垢劑濃度為2.50-5.00mg/L。防垢率采用下式計(jì)算，δ＝((C2-C1)/(C0-C1))*100％，式中δ-防垢率，％；C0-原水中成垢離子總含量，mg/L；C1-恒溫后空白試樣中成垢離子總含量，mg/L；C2-加固體防垢劑試樣中成垢離子總含量，mg/L。
測試結(jié)果見表1。
表1固體防垢劑靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)表明，當(dāng)固體防垢劑含量在2.50～5mg/L范圍內(nèi)時(shí)，防垢率可達(dá)95％以上，防垢效果較好。
防垢劑動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)試驗(yàn)條件如下溫度45℃，壓力3.00MPa，試驗(yàn)時(shí)間24h。
表2固體防垢劑動(dòng)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

注原始液為注入萬能水浴鍋前的三元采出液；空白液為在萬能水浴鍋內(nèi)加熱24h后的溶液。
(3)現(xiàn)場應(yīng)用情況到目前為止，共有8口井應(yīng)用了井下固體防垢劑，采出液離子連續(xù)監(jiān)測及生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明固體防垢劑在PH值超過10時(shí)，效果不明顯。
加入固體防垢劑后，采出液中鈣鎂離子濃度有較大幅度上升，結(jié)垢狀況有所減輕，固體防垢劑起到了一定的防垢效果。
其中，分別在北1-7-P127井和南4-20-649井這2口井在加入固體防垢劑時(shí)，均處于結(jié)垢嚴(yán)重的初期，加藥之前，平均檢泵周期只有30d；加藥之后，工作電流平穩(wěn)、配套技術(shù)可靠，產(chǎn)液量和動(dòng)液面也比較穩(wěn)定，到目前為止，北1-7-P127井檢泵周期431d，南4-20-649井已正常運(yùn)轉(zhuǎn)534d，取得了較好的應(yīng)用效果。
試驗(yàn)證明，加入三氧化二鋁后膠態(tài)負(fù)離子明顯增多，與溶液中鈣鎂離子綜和速度加快，體積放大，使離子團(tuán)的電流密度降低且不被吸收，而多余的膠態(tài)負(fù)離子與金屬表面接觸后又形成電位差產(chǎn)生淺腐蝕膜層，這種膜堅(jiān)韌而致密，絕緣而導(dǎo)熱，金屬壁不再有腐蝕電流，更有效地阻止了結(jié)垢。
由此可見，加入三氧化二鋁后性能更能提高防垢能力。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于融合了緩釋技術(shù)、半玻璃化脫模技術(shù)、內(nèi)應(yīng)力消除技術(shù)和溫度控制技術(shù)。產(chǎn)品防腐性能好、防垢率高、釋放周期長；無毒、無味、無腐蝕，對環(huán)境及井下相關(guān)設(shè)備沒有任何影響，完全符合HSE石油行業(yè)要求；性能穩(wěn)定，儲(chǔ)存及運(yùn)輸都極為方便；能夠適應(yīng)不同排量的螺桿泵井，適應(yīng)油管和無油管等不同的采油工藝，還適應(yīng)水驅(qū)、聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)等不同的驅(qū)替工藝，完全能夠滿足現(xiàn)場的使用要求和生產(chǎn)需要。
具體實(shí)施例方式下列實(shí)施例旨在進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，而不是以任何方式限制本發(fā)明，在不背離本發(fā)明的精神和原則的前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的任何改動(dòng)或改變都將落入本發(fā)明的待批權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1取硅石30kg、碳酸鈉32kg、三聚磷酸鈉16kg、硫酸鉀11kg、三氧化二鋁2kg、硼砂1kg混合均勻，投入高溫爐中，1450℃高溫，加熱4小時(shí)，熔融狀態(tài)下倒入模具中鑄成內(nèi)徑25mm，外經(jīng)73mm常200mm的中空圓棒后，放入退火磨具中，在隧道窯內(nèi)退火處理，控制溫度460緩慢降至420℃，退火24小時(shí)后至常溫，制成本發(fā)明產(chǎn)品。
實(shí)施例2
將硅石38kg、碳酸鈉38kg、三聚磷酸鈉18kg、Na2CO311kg、三氧化二鋁3kg、硼砂1kg混合后投入1500℃高溫爐中，熔化加熱6小時(shí)，倒入模具中成型，放入退火磨具中，在隧道窯內(nèi)退火處理，控制溫度460緩慢降至420℃，退火30小時(shí)后至常溫，制成本發(fā)明產(chǎn)品。
實(shí)施例3將硅石16kg、碳酸鈉35kg、三聚酸鈉16kg、Na5P3O1011kg、三氧化二鋁2kg、硼砂1.5kg混合后投入1500℃高溫爐中，熔化加熱6小時(shí)，倒入模具中成型，放入退火磨具中，在隧道窯內(nèi)退火處理，控制溫度460緩慢降至420℃，退火38小時(shí)后至常溫，制成本發(fā)明產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種油田井下固體防垢劑，是由以下原料按重量份數(shù)比制成的除垢劑硅石30～38、碳酸鈉32～38、三聚磷酸鈉13～18、堿金屬鹽10～15、三氧化二鋁1～3、硼砂0.5～2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體防垢劑，其特征在于由以下原料按重量份數(shù)比制成硅石30、碳酸鈉32、三聚磷酸鈉16、堿金屬鹽11、三氧化二鋁2、硼砂1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體防垢劑，其特征在于堿金屬鹽包括Na2CO3、K2SO4、Na5P3O10、Na2B4O7鉀鈉金屬鹽。
4.一種油田井下固體防垢劑的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟完成按上述比例稱取各原料，混合均勻后投入1000～1500℃高溫爐中，熔融3～6小時(shí)，倒入模具成型，再放入退火磨具上送入隧道窯中，進(jìn)行過窯退火消除應(yīng)力處理，過窯的時(shí)間為24～38小時(shí)，溫度從460緩慢降至420，最后冷卻至常溫，制成本發(fā)明產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開一種油田井下防垢劑及生產(chǎn)工藝，將硅石、碳酸鈉、三聚磷酸鈉、堿金屬鹽、三氧化二鋁、硼砂按上述比例稱取，混合均勻后投入1000℃～1500℃燒結(jié)爐燒結(jié)，使原料由固相轉(zhuǎn)化成液相，送入模具內(nèi)成型，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，原料由液相轉(zhuǎn)化為固相。再經(jīng)過窯熱處理除去應(yīng)力后，成型為可緩慢溶解的玻璃化固體防垢產(chǎn)品。產(chǎn)品防腐性能好、防垢率高、釋放周期長；無毒、無味、無腐蝕，對環(huán)境及井下相關(guān)設(shè)備沒有任何影響，完全符合HSE石油行業(yè)要求；儲(chǔ)存及運(yùn)輸都極為方便；能夠適應(yīng)不同排量的螺桿泵井，適應(yīng)油管和無油管等不同的采油工藝，還適應(yīng)水驅(qū)、聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)等不同的驅(qū)替工藝，完全能夠滿足現(xiàn)場的使用要求和生產(chǎn)需要。
文檔編號(hào)C02F5/00GK1546401SQ20031011590
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者韓冰馥 申請人:長春潔意實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司