一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂及其制备方法与应用。

背景技术：

2.随油田注水开发的深入进行，油井含水率不断提高，结垢率也随之不断攀升。已有大量研究表明，液体阻垢剂的投加总是带来一些问题，譬如：（1）地面加注或投加，液体阻垢剂易随采收液流失或粘附于井筒管壁上，难以全部到达井底并造成严重浪费；（2）地层挤注使运行费用成本升高，对操作人员的要求也相应提高。
3.近年来，固体阻垢剂的研究与应用得到了长足的发展，与液体阻垢剂相比，其有效成分可直接作用于井底，缓慢释放，作用时间长且不需要专门加药装置，无需专门维护，因此得到了广泛的关注。
4.目前大部分固体阻垢剂主要应用于钙镁垢阻垢环境，对钡锶垢成垢环境，固体阻垢剂效果较差。一些液体阻垢剂虽然具有较好的钡锶垢阻垢效果，但是其溶液与常规载体之间的相容性不佳，因此不多见于固体阻垢剂的制备。
5.此外，由于固体阻垢剂投放在井底，其具体作用时间与理论效果可能存在偏差，但是油田现场实验室资源有限，一般仅能进行简单的水质分析。所以，如何实现固体阻垢剂的快速检测，对指导阻垢剂的更换工作具有重要意义。

技术实现要素：

6.针对现有技术的缺陷，本发明提供一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂及其制备方法与应用，所述阻垢剂对钡锶垢的阻垢效果好，且在井底中能稳定释放，检测方便。
7.一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂15-25份，阻垢剂20-40份，缓释载体骨架20-30份，粘接剂10-20份，中和剂5-20份，内标物2-5份；其中，所述阻垢剂为聚天冬氨酸（pasp）粉末或聚天冬氨酸钠（pasp
·
na）溶液；所述缓释载体骨架为聚乙烯醇。
8.优选地，所述阻垢剂为聚天冬氨酸粉，所述中和剂为1-3wt%的氢氧化钠溶液。
9.优选地，所述阻垢剂为40-50wt%的聚天冬氨酸钠溶液，所述中和剂为柠檬酸铵。
10.优选地，所述分散剂为聚丙烯酸。
11.优选地，所述粘结剂为羟丙基纤维素。
12.优选地，所述内标物为金属离子络合物，且在采出水中不含有所述金属离子。
13.优选地，所述内标物为柠檬酸锌或者柠铜络氨铜。
14.所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将阻垢剂、中和剂、分散剂混合，搅拌；（2）向其中加入缓释载体骨架，加热至93-98℃，搅拌至缓释载体骨架溶解，然后向
其中加入粘结剂和内标物，搅拌均匀；（3）冷却成型。
15.所述固体阻垢剂的应用，具体为：将所述固体阻垢剂放入井下的尾管中或通过油套环空直接投加入井底，将采出水的ph值调节至2-3，检测采出水中金属离子的浓度，当所述金属离子的浓度小于等于其稳定浓度的50%时，更换新的阻垢剂。
16.本发明的优点：（1）本发明提供的阻垢剂，对硫酸钡和硫酸锶垢具有较好的阻垢效果，且持续效果长久，采用聚乙烯醇pva作为缓释载体骨架，具有成型性能好，释放速率稳定的优点；（2）本发明提供的阻垢剂中，分散剂聚丙烯酸paa、阻垢剂之间可以起到协同强化的效果，但是阻垢剂与缓释载体骨架聚乙烯醇pva结合效果较差，故选用羟丙基纤维素和中和剂作为粘接剂，使阻垢剂与载体骨架成分有效结合，同时增强载体骨架的强度，降低pva的溶胀问题，也协同增强了阻垢效果；（3）加入井底后，通过在酸性条件下检测采出水中内标物的赋存状态，检测速度快，且能及时了解阻垢剂在井下的具体使用情况。
附图说明
17.图1 实施例1的阻垢剂在t=50℃时的阻垢效果；图2实施例1的阻垢剂在t=70℃时的阻垢效果；图3 不同paa和pasp含量的固体阻垢剂对硫酸锶垢的阻垢效果；图4不同paa和pasp含量的固体阻垢剂对硫酸钡垢的阻垢效果；图5粘接剂的含量变化对pasp融入固体阻垢剂的作用；图6实施例2的内标物在线检测结果；图7实施例3的内标物在线检测结果。
具体实施方式
18.实施例11. 一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂：聚丙烯酸20份，阻垢剂：聚天冬氨酸粉30份，缓释载体骨架：聚乙烯醇颗粒25份，粘结剂：羟丙基纤维素10份，中和剂：2wt%的氢氧化钠溶液10份，内标物：柠檬酸锌5份；2. 所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将阻垢剂、中和剂、分散剂混合，搅拌；（2）向其中加入缓释载体骨架，加热至95℃，搅拌至缓释载体骨架溶解，然后向其中加入粘结剂和内标物，搅拌均匀；（3）冷却成型，制备成中空圆柱状。
19.实施例21. 一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂：聚丙烯酸20份，阻垢剂：聚天冬氨酸粉25份，缓释载体骨架：聚乙烯醇颗粒25份，粘结剂：羟丙基纤维素10份，中和剂：2wt%的氢氧化钠溶液15份，内标物：柠檬酸锌5份；2. 所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将阻垢剂、中和剂、分散剂混合，搅拌；（2）向其中加入缓释载体骨架，加热至93℃，搅拌至缓释载体骨架溶解，然后向其中加入粘结剂和内标物，搅拌均匀；（3）冷却成型，制备成中空圆柱状。
20.实施例31. 一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂：聚丙烯酸15份，阻垢剂：40wt %的聚天冬氨酸钠溶液35份，缓释载体骨架：聚乙烯醇颗粒30份，粘结剂：羟丙基纤维素10份，中和剂：柠檬酸铵10份，内标物：柠铜络氨铜5份；2. 所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将阻垢剂、中和剂、分散剂混合，搅拌；（2）向其中加入缓释载体骨架，加热至98℃，搅拌至缓释载体骨架溶解，然后向其中加入粘结剂和内标物，搅拌均匀；（3）冷却成型，制备成实心圆柱体。
21.实施例41. 一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂：聚丙烯酸25份，阻垢剂：聚天冬氨酸粉20份，缓释载体骨架：聚乙烯醇颗粒20份，粘结剂：羟丙基纤维素10份，中和剂：2wt%的氢氧化钠溶液20份，内标物：柠铜络氨铜5份；2. 所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，同实施例1。
22.实施例5
1. 一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂：聚丙烯酸15份，阻垢剂：50wt %的聚天冬氨酸钠溶液40份，缓释载体骨架：聚乙烯醇颗粒20份，粘结剂：羟丙基纤维素18份，中和剂：柠檬酸铵5份，内标物：柠铜络氨铜2份；2. 所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，同实施例1。
23.一. 阻垢效果检测1. 将实施例1的阻垢剂，切割成3
×
3cm小块，将一块切割后的阻垢块放入250ml预配制好的硫酸钡/硫酸锶溶液，在50℃/70℃下分别恒温16h，通过测定其中ba
2+
/sr
2+
离子浓度计算固体阻垢剂的阻垢率，阻垢结果如图1和图2所示。
24.由图1可知，在50℃条件下静态反应16h，当sr
2+
为800mg/l，制备的固体阻垢剂的阻垢率可达到77.5%；当sr
2+
为2500mg/l，阻垢率可达到60%以上。针对baso4的阻垢静态研究结果表明，当ba
2+
为150mg/l，固体阻垢剂的阻垢率可达到78.3%；当ba
2+
为300mg/l，阻垢剂阻垢率为59.7%。由图2可知，t=70℃条件下，硫酸钡/锶结垢有增加趋势，但阻垢剂对硫酸锶的阻垢率可达到57.3%，对硫酸钡的阻垢率可维持在60%以上。综上而言，阻垢剂的阻垢效果满足sy/t 5673-2020要求。
25.2. 不同paa和pasp含量的阻垢剂对硫酸锶垢阻垢效果的影响按照表1所示配方进行不同paa和pasp含量的阻垢剂对硫酸锶垢阻垢效果的考察，其检测方法同上述实施例1的阻垢效果检测方法相同，检测温度为50℃，结果如图3所示。
26.表1不同paa和pasp含量对硫酸锶垢阻垢试验配方设计配方pva羟丙基纤维素paapasp2wt%的氢氧化钠溶液柠檬酸锌1251505082225152030823251550082由图3可知，在维持载体骨架、粘接剂、中和剂、内标物含量不变的条件下， paa和pasp同时加入的配方对硫酸锶垢的阻垢效果效果明显高于pasp和paa单独使用的阻垢效果，说明两者对硫酸锶垢的成垢过程有协同阻垢效果。
27.3. 不同paa和pasp含量的阻垢剂对硫酸钡垢阻垢效果的影响按照表2所示配方进行不同组分固体阻垢剂对硫酸钡垢的阻垢效果的考察，检测方法同上，检测温度为50℃，不同阻垢配方的阻垢效果如图4所示。
28.表2 不同paa和pasp含量对硫酸钡垢阻垢试验配方设计配方pva羟丙基纤维素paapasp2wt%的氢氧化钠溶液柠檬酸锌1202050055220202030553202005055由图4可知，在同样维持载体骨架、粘接剂、中和剂、内标物不变的条件下，随着paa
和pasp加量的不同，阻垢剂的阻垢效果有显著变化，在paa为20%，pasp为30%时，阻垢剂对硫酸钡垢的阻垢效果达到最优，明显高于pasp和paa单独使用的阻垢效果，表明paa和pasp对硫酸钡垢同样有良好的协同阻垢效果。
29.3.粘接剂的含量变化对pasp融入固体阻垢剂的作用考察不同粘接剂含量对pasp融入固体阻垢剂的效果，在维持初始配料中pasp、载体骨架、中和剂（2wt%氢氧化钠溶液）、内标物（柠檬酸锌）不变的情况下，调节粘接剂和分散剂的投加量，分析pasp融入阻垢剂的总量，结果如图5所示。
30.随着粘接剂加量的增多，融入固体阻垢剂的pasp的量有显著提升，在粘接剂的加量为0%时，pasp仅有约1/8融入固体阻垢剂，而粘接剂加量为10时，pasp融入率可达到75%，而将粘接剂加量提高至20%，pasp可全部融入固体阻垢剂，表明粘接剂能够促进pasp融入固体阻垢剂的效果。
31.二. 具体应用1. 现场测得油井中不含zn
+
，将实施例2的阻垢剂，放入井下的尾管中，将采出水的ph值调节至2-3，通过在线离子分析检测仪器，检测采出水中zn
+
的浓度，如图6所示，经过4-5天，阻垢剂释放速率逐渐稳定在3mg/l以上，在第6-8天以后，能稳定在4mg/l左右，该阻垢剂在井下可以稳定使用125天左右，之后内标物离子释放速率开始下降，至135天时，zn
+
的浓度已降至2mg/l以下，此时，药剂应该进行更换阻垢剂。
32.2.现场油井采出水中含有硫化氢，采用锌盐作为沉淀去除剂，经过长期投放，注水中的zn
2+
含量较高，导致采出水中也含有zn
2+
离子，所以，采用实施例3提供的阻垢剂，将实施例3的阻垢剂制作成实心圆柱体，通过油套环空直接投放入井底，将采出水的ph值调节至2-3，通过在线离子分析检测仪器，检测采出水中cu
2+
的浓度，如图7所示，经过4天，阻垢剂释放速率逐渐稳定在4mg/l左右，稳定使用30天后，之后cu
2+
的浓度持续下降，至35天时，cu
2+
的浓度已降至2mg/l以下，此时，药剂应该进行更换阻垢剂。

技术特征：

1.一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂15-25份，阻垢剂20-40份，缓释载体骨架20-30份，粘接剂10-20份，中和剂5-20份，内标物2-5份；其中，所述阻垢剂为聚天冬氨酸粉末或聚天冬氨酸钠溶液；所述缓释载体骨架为聚乙烯醇。2.根据权利要求1所述一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂为聚天冬氨酸粉，所述中和剂为1-3wt%的氢氧化钠溶液。3.根据权利要求1所述一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：所述阻垢剂为40-50wt%的聚天冬氨酸钠溶液，所述中和剂为柠檬酸铵。4.根据权利要求2或3所述一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸。5.根据权利要求4所述一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：所述粘结剂为羟丙基纤维素。6.根据权利要求5所述一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：所述内标物为金属离子络合物，且在采出水中不含有所述金属离子。7.根据权利要求6所述一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，其特征在于：所述内标物为柠檬酸锌或者柠铜络氨铜。8.权利要求1所述可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将阻垢剂、中和剂、分散剂混合，搅拌；（2）向其中加入缓释载体骨架，加热至93-98℃，搅拌至缓释载体骨架溶解，然后向其中加入粘结剂和内标物，搅拌均匀；（3）冷却成型。9.权利要求1所述固体阻垢剂的应用，其特征在于：所述应用为：将所述固体阻垢剂放入井下的尾管中或通过油套环空直接投加入井底，将采出水的ph值调节至2-3，检测采出水中金属离子的浓度，当所述金属离子的浓度小于等于其稳定浓度的50%时，更换新的阻垢剂。

技术总结

本发明公开一种可快速检测的钡锶垢固体阻垢剂，按照重量份100份计，由如下重量份的原料组成：分散剂15-25份，阻垢剂20-40份，缓释载体骨架20-30份，粘接剂10-20份，中和剂5-20份，内标物2-5份；其中，所述阻垢剂为聚天冬氨酸粉末或聚天冬氨酸钠溶液；所述缓释载体骨架为聚乙烯醇。同时，还公开了所述阻垢剂的制备方法及其应用。本发明提供的阻垢剂，对硫酸钡和硫酸锶垢具有较好的阻垢效果，且持续效果长久，采用聚乙烯醇PVA作为缓释载体骨架，具有成型性能好，释放速率稳定的优点；加入井底后，通过在酸性条件下检测采出水中内标物的赋存状态，检测速度快，且能及时了解阻垢剂在井下的具体使用情况。使用情况。使用情况。