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固体颗粒阻垢剂的研制及应用效果分析
作者：白媛瑗，高阳，陈世栋，陈博，蒋园园，黄凡
单位：中国石油长庆油田分公司第六采油厂
期刊：石油化工应用 (Petrochemical Industry Application)
发表时间：2024年4月

研究背景
在油田开发过程中，油气藏中的液体（油、气、水）从储层中流出，由于温度、压力和油气水平衡状态的变化，容易在地下储层、油套管、井下、地面设备及集输管路中发生无机盐类沉积，生成垢。随着三元复合驱技术的推广应用，结垢问题日益严重，导致管路堵塞、油气产量下降、能耗增大，甚至停产，严重影响油田开发效益。目前，油田生产中常用的液体阻垢剂存在加药不均匀、有效成分流失速度快、阻垢效率低等问题。为解决这些问题，本研究研制了一种缓释型固体颗粒阻垢剂，并对其应用效果进行了详细分析。

研究目标
本研究的主要目标是开发一种新型固体颗粒阻垢剂，通过缓释技术提高阻垢效率，延长加药周期，降低药剂损耗，并评估其在油田现场的应用效果及经济效益。

研究流程
1. 阻垢剂主剂的研制
阻垢剂主剂由马来酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、膦酸和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）四种单体聚合而成。通过加入水溶性过硫酸盐类引发剂，制备出具有优良螯合和分散金属离子能力的四元共聚物，特别是对钙、镁离子具有显著的螯合作用。

1. 阻垢剂载体的选择
   载体选择聚乙烯醇（PVA）1788，因其溶解度高、溶解速度慢，且与有机阻垢剂相容性好。PVA1788是一种水溶性高分子聚合物，聚合度为1700，醇解度为88%。

2. 固体颗粒阻垢剂的制备
   制备过程包括捏合、挤压和造粒工艺。首先将四种单体按比例混合，再将PVA与水混合加热至85~90℃，形成浆糊状，然后将阻垢剂加入其中搅拌均匀，最后通过烘箱加速凝固，注入模具成型。

3. 室内评价

   • 溶解释放速度评价：采用转篮法和元素分析法评估固体颗粒阻垢剂的溶解释放周期。转篮法结果显示，30天后阻垢剂溶解失重31%，溶解释放周期约为100天。元素分析法通过检测磷元素含量，得到溶解释放周期为105~108天，与转篮法结果一致。
     
   • 阻垢性能评价：通过室内实验，固体颗粒阻垢剂对碳酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢率均在90%以上，对硫酸钡垢的阻垢率在70%以上，表明其具有良好的阻垢效果。

4. 现场应用

   • 投加方法：根据油井液量、加药浓度和有效期计算投加量，确保药剂有效释放。
     
   • 应用效果评价：在某油藏对10口油井进行试验，平均投加量200 kg/次，加药周期90天。试验结果显示，采出液中游离钙离子含量上升25.7%~28.8%，结垢量显著减少，10口油井共减少修井作业15次，节约施工作业及油管杆费用约40万元，减少产量损失约16万元，综合经济效益约38万元。

主要结果
1. 溶解释放性能：固体颗粒阻垢剂的溶解释放周期约为100天，释放速率平稳，有效延长了药剂作用时间。
2. 阻垢性能：对碳酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢率均在90%以上，对硫酸钡垢的阻垢率在70%以上，表明其具有良好的长效阻垢效果。
3. 现场应用效果：现场试验表明，固体颗粒阻垢剂显著减少了油井结垢，延长了加药周期，降低了维护成本，经济效益显著。

结论
本研究成功研制了一种缓释型固体颗粒阻垢剂，具有溶解释放速率低、阻垢率高、加注方便、绿色环保等优点。现场应用表明，该阻垢剂能够有效延长加药周期，显著提高阻垢效果，降低维护成本，具有广泛的工业应用价值。

研究亮点
1. 新型阻垢剂：首次采用四元共聚物和PVA1788载体，通过缓释技术提高阻垢效率。
2. 溶解释放性能：通过转篮法和元素分析法，精确评估了阻垢剂的溶解释放周期。
3. 高效阻垢：对多种垢型均表现出优异的阻垢性能，特别是对碳酸钙垢和硫酸钙垢的阻垢率超过90%。
4. 显著经济效益：现场应用实现了显著的经济效益，减少了修井作业和产量损失。

其他有价值的内容
本研究还详细介绍了固体颗粒阻垢剂的制备工艺和投加方法，为其他油田的阻垢剂开发和应用提供了参考。此外，研究强调了固体颗粒阻垢剂在减少化学品挥发、流失和环境污染方面的优势，体现了其绿色环保特性。

以上报告全面介绍了本研究的背景、流程、结果、结论及亮点，为相关领域的研究人员提供了详细的参考。