油田水中硫酸钡结垢规律及阻垢剂研究

发布时间：2020-11-03 05:32

　　 油田注水严重破坏了储层相平衡,水质的化学不相容性和热力学不稳定性容易导致垢的生成。而硫酸盐具有溶度积很小、结构致密、硬度较大等特点,故很难被清除。所以本文研究硫酸钡结垢规律,并合成一种绿色环保型阻垢剂,对油田注水开发具有重要意义。 本文分别采用滴定法和电导率法研究硫酸钡结垢规律,分析温度、盐含量、成垢离子浓度对硫酸钡结垢的影响；计算硫酸钡结垢动力学参数、速率常数和活化能。以马来酸酐为原料,钨酸钠为催化剂,氢氧化钙为引发剂,选用聚合反应时间、环化pH值、引发剂用量作为三个因素,研究合成聚环氧琥珀酸阻垢剂(PESA)的工艺。同样采用滴定法和电导率法研究阻垢剂对硫酸钡的阻垢性能,探讨温度、盐含量、成垢离子浓度对硫酸钡阻垢效果的影响。采用电导率法研究阻垢剂对硫酸钡结垢动力学的影响,计算添加阻垢剂后硫酸钡的反应速率常数。采用扫描电镜和X射线衍射法对未添加与添加阻垢剂后的硫酸钡垢进行分析。采用失重法、扫描电镜法、能谱分析法和动电位极化曲线法研究阻垢剂及其复配物的缓蚀性能。 由滴定法和电导率法测得的结垢结果可知,溶液中温度越高,硫酸钡结垢量越小；盐含量越高,硫酸钡结垢量越小；成垢离子浓度越大,硫酸钡结垢量越大。从硫酸钡结垢动力学可知,溶液过饱和度越大,晶核生长和晶粒长大时的速率常数越大；晶核生长的速率常数要比晶粒长大的速率常数大得多；晶核生长的速率常数受温度影响较大,而晶粒长大的速率常数受温度影响较小。同种过饱和度情况下,晶核生长所需的活化能比晶粒长大所需的活化能小；溶液过饱和度越大,晶核生长所需的活化能就越小；不同过饱和度下晶粒长大的活化能数值差距不大。 由阻垢剂的合成结果得知,其最佳合成条件为：聚合时间为3h,环化pH值为9,加入引发剂为0.7g。在标准规定环境条件下,由滴定法和电导率法测得阻垢效果可知,当阻垢剂达到10mg/L时,阻垢率就可达到100%；在70℃时,阻垢剂在溶液中的阻垢率最高；盐含量对阻垢剂的阻垢效果有促进作用；溶液中成垢离子浓度越大,结垢量越大,阻垢剂阻垢率越小。阻垢剂对硫酸钡结垢动力学的影响效果可知,添加阻垢剂后诱导期变长；晶核生长和晶粒长大的速率常数比未加阻垢剂时成数量级倍数增长,说明阻垢剂能有效地阻止硫酸钡的形成。阻垢剂的加入能有效地延长硫酸钡的结垢时间,并对硫酸钡形核有很大的抑制作用,但是对晶粒长大的影响并不太明显。添加阻垢剂后硫酸钡垢的微观形貌和晶态发生变化。聚环氧琥珀酸的阻垢机理可能由小剂量效应、电荷分散作用、螯合增溶机理和静电斥力效应等综合作用构成。 对高含钡离子油田水质(比标准更苛刻)进行试验,阻垢率仍能达到90%以上。在七个泉模拟水质中进行腐蚀试验,聚环氧琥珀酸的缓蚀性能较差。阻垢剂与咪唑啉型缓蚀剂复配后缓蚀效果较好,对阻垢性能影响较小,可以同时具有较好的阻垢和缓蚀性能。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TE357.61
【部分图文】：

硫酸钡晶粒长大并堆积成塘。一BaS04晶粒长大条件会形成致密程度不同的拒。在油井中，有很好形核中心，还有足够的结晶时间，所以发现的塘物体[9]。学液体介质中传导电流能力的物理量。电导率仪的测极板放入待测溶液中，然后测量极板之间流过的过测量溶液的电导率值来推理求得溶液中离子浓种重要指标，也是最简便的方法[1。]。当溶液中有晶小，导电能力减弱，溶液的电导率下降。再者电导率，这又是一种判定手段。张晓霓等[11]曾用此方法电导率法研究硫酸钡的结据动力学是可行的。

混合初始开始记录，每间隔一段时间读取一次电导率值。试验测定在磁力揽拌器中进行，以恒定的速度揽拌被测溶液，以保证试验结果的平行，实验装置如图2-1。因为哈纳EC215型电导率仪的测试最高温度为50°C，所以本实验试验区间为30°C~50°C。2.1.3动力学实验方法试验步骤：(1)精确称取一定量的BaCl2和Na2S04,分别溶于蒸馆水中，制成储备液待用。(2)分别测定不同过饱和度溶液在30°C、35°C、40°C、50°C下的电导率随时间变化曲线，从BaC.h溶液与Na2S04溶液混合初始开始记录，每间隔5s读取1次电导率值。在试验测试过程中，要以恒定的速度搅拌被测溶液，以保证试验结果的平行。14

图2-2不同温度对结据量、结据率的影响图2-2为不同温度对硫酸钡结坂量、结拒率的影响曲线。从图可以看出，温度越高，硫酸钡结塘量和结拒率越小。这是因为溶液混合后，由于硫酸钡的溶解度随温度的升高而增大，温度越高，溶液中游离的成塘离子Ba2+和S042就越多，所以用来成据的Ba2+和S042就越少，结塘量和结拒率就会越小，但是结拒量和结据率减小的幅度并不太大。据文献[15]可知，此结论仅在100°C以下使用，在100°C以上
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：2868165