专利名称：油田井下固体防垢剂及生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明提供一种油田井下固体防垢剂及生产工艺，是对现有的液态或粉末状防垢剂的改进，属于采油油井用水化学处理技术领域。
背景技术：
目前，在油田井下采油管道中多采用液态或粉末状防垢剂，以防止采油泵转子生垢，液态或粉末状防垢剂工艺操作繁杂，设备庞大，防垢剂随采出液流失较多，防垢成本较高，效果不理想。本发明人发明专利(专利申请号00123350.5)，公开了一种《油田井下固体防垢剂》，具有很好的除垢防垢效果，但其释放速度、腐蚀速度不够理想，分别为≤0.007g/m2h，≤0.016gm2h。
发明内容
本发明提供一种油田井下固体防垢剂，克服了现有液态或粉末状防垢剂操作工艺复杂，释放速度、腐蚀速度不够理想，防垢剂流失浪费的问题。
本发明还提供了油田井下固体防垢剂的生产工艺。
本发明的技术解决方案如下是以硅酸盐(SiO32-)为主要载体，添加一定比例的吸附材料后，在高温、常压状态下，经烧结炉烧结，使原料由固相转化成液相，送入模具内成型，在规定时间内，原料由液相转化为固相。再经过窑热处理除去应力后，成型为可缓慢溶解的新型中空半玻璃化固体防垢产品。
本发明是由以下原料按重量份数比制成的除垢剂硅石30～38、碳酸钠32～38、三聚磷酸钠13～18、碱金属盐10～15、三氧化二铝1～3、硼砂0.5～2。
本发明的优选组方为硅石30、碳酸钠32、三聚磷酸钠16、碱金属盐11、三氧化二铝2、硼砂1。
所述的碱金属盐包括Na2CO3、K2SO4、Na5P3O10、Na2B4O7等钾钠金属盐。
本发明的生产工艺如下按上述比例称取各原料，混合均匀后投入1000～1500℃高温炉中，熔融6～10小时，倒入模具成型，再放入退火磨具上送入隧道窑中，进行过窑退火消除应力处理，过窑的时间为22～38小时，温度从460缓慢降至420，最后冷却至常温，制成本发明产品。
上述的过窑工序特别是退火的温度和时间是生产工艺中的关键，如果退火大了产品变形，退火小了产品炸裂，本发明提供了最佳工艺条件，解决了产品的内应力的问题，使产品温度缓慢下降，使产品性能稳定，大大减少了破损率。
固体防垢剂与采出液接触后，缓慢释放出胶态负离子，可以吸附采出液中的钙、镁离子及悬浮物，使其变成胶态粒子，降低水中的硬度，有效地抑制钙、镁离子及悬浮物在金属表面成垢，胶态粒子由流动体系排出系统之外，起到防垢作用。
该防垢剂对金属表面有较强的亲合力，在缓慢溶解于采出液中时，在油泵和采油管道金属表面形成一层坚韧的分子膜(1微米以下)，使钙、镁离子和悬浮物不易在油泵和油管壁金属表面沉积，再次起到防垢作用。同时这层分子膜又能防止金属表面与采出液中的阴离子及溶解氧接触，有效地抑制了化学腐蚀和电化学腐蚀。对油泵和管壁已形成的垢层，该防垢剂通过润湿、渗透、离子交换、吸附等过程，起到溶解、剥离垢层的作用，达到除垢的效果。
本发明的技术关键在于三氧化二铝在玻璃中形成四面体与SiO2的四面体组成连续性结构网，能提高玻璃的热、化学稳定性、机械强度，并减轻玻璃熔融体对炉体耐火材料的侵蚀。三氧化二铝成分的增加，降低了水中的硬度，减小了析出钙、镁水垢的可能性。增加了吸附功能(作用)，使释放速度减缓，延长了产品使用寿命，降底腐蚀速度(基本达到了无腐蚀)，达到了延长检泵周期的目的。改变了原专利上释放速度、腐蚀速度的数据。
准确控制温度及投料时机使原辅料在经过高温熔融后不改变有效成分。温度低时，原料不能完全熔融，产品与模具粘连，无法脱模。产品载体溶解速度过快；温度高时，原料有效成分被破坏，产品载体完全玻璃化而不可溶解。
该产品施放方式区别于所有油田防垢产品。是将产品直接施放在油田采油管道的尾套管内，缓慢溶解后直接作用于油泵和油管，阻止其结垢和腐蚀。改变了油田一贯采用的注酸除垢方式，增强了该产品的先进性和实用性。
以下是“大庆油田技术总结报告”中的试验数据，为了测定固体防垢剂的防垢效果，进行了静态防垢率试验。试验采用一厂和二厂三元复合驱油井采出液，恒温(温度50℃～60□℃)，时间72h，防垢剂浓度为2.50-5.00mg/L。防垢率采用下式计算，δ＝((C2-C1)/(C0-C1))*100％，式中δ-防垢率，％；C0-原水中成垢离子总含量，mg/L；C1-恒温后空白试样中成垢离子总含量，mg/L；C2-加固体防垢剂试样中成垢离子总含量，mg/L。
测试结果见表1。
表1固体防垢剂静态试验数据表
数据表明，当固体防垢剂含量在2.50～5mg/L范围内时，防垢率可达95％以上，防垢效果较好。
防垢剂动态模拟试验试验条件如下温度45℃，压力3.00MPa，试验时间24h。
表2固体防垢剂动态试验数据表
注原始液为注入万能水浴锅前的三元采出液；空白液为在万能水浴锅内加热24h后的溶液。
(3)现场应用情况到目前为止，共有8口井应用了井下固体防垢剂，采出液离子连续监测及生产数据表明固体防垢剂在PH值超过10时，效果不明显。
加入固体防垢剂后，采出液中钙镁离子浓度有较大幅度上升，结垢状况有所减轻，固体防垢剂起到了一定的防垢效果。
其中，分别在北1-7-P127井和南4-20-649井这2口井在加入固体防垢剂时，均处于结垢严重的初期，加药之前，平均检泵周期只有30d；加药之后，工作电流平稳、配套技术可靠，产液量和动液面也比较稳定，到目前为止，北1-7-P127井检泵周期431d，南4-20-649井已正常运转534d，取得了较好的应用效果。
试验证明，加入三氧化二铝后胶态负离子明显增多，与溶液中钙镁离子综和速度加快，体积放大，使离子团的电流密度降低且不被吸收，而多余的胶态负离子与金属表面接触后又形成电位差产生浅腐蚀膜层，这种膜坚韧而致密，绝缘而导热，金属壁不再有腐蚀电流，更有效地阻止了结垢。
由此可见，加入三氧化二铝后性能更能提高防垢能力。
本发明的技术效果在于融合了缓释技术、半玻璃化脱模技术、内应力消除技术和温度控制技术。产品防腐性能好、防垢率高、释放周期长；无毒、无味、无腐蚀，对环境及井下相关设备没有任何影响，完全符合HSE石油行业要求；性能稳定，储存及运输都极为方便；能够适应不同排量的螺杆泵井，适应油管和无油管等不同的采油工艺，还适应水驱、聚驱和三元复合驱等不同的驱替工艺，完全能够满足现场的使用要求和生产需要。
具体实施例方式下列实施例旨在进一步举例描述本发明，而不是以任何方式限制本发明，在不背离本发明的精神和原则的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的待批权利要求范围之内。
实施例1取硅石30kg、碳酸钠32kg、三聚磷酸钠16kg、硫酸钾11kg、三氧化二铝2kg、硼砂1kg混合均匀，投入高温炉中，1450℃高温，加热4小时，熔融状态下倒入模具中铸成内径25mm，外经73mm常200mm的中空圆棒后，放入退火磨具中，在隧道窑内退火处理，控制温度460缓慢降至420℃，退火24小时后至常温，制成本发明产品。
实施例2
将硅石38kg、碳酸钠38kg、三聚磷酸钠18kg、Na2CO311kg、三氧化二铝3kg、硼砂1kg混合后投入1500℃高温炉中，熔化加热6小时，倒入模具中成型，放入退火磨具中，在隧道窑内退火处理，控制温度460缓慢降至420℃，退火30小时后至常温，制成本发明产品。
实施例3将硅石16kg、碳酸钠35kg、三聚酸钠16kg、Na5P3O1011kg、三氧化二铝2kg、硼砂1.5kg混合后投入1500℃高温炉中，熔化加热6小时，倒入模具中成型，放入退火磨具中，在隧道窑内退火处理，控制温度460缓慢降至420℃，退火38小时后至常温，制成本发明产品。
权利要求
1.一种油田井下固体防垢剂，是由以下原料按重量份数比制成的除垢剂硅石30～38、碳酸钠32～38、三聚磷酸钠13～18、碱金属盐10～15、三氧化二铝1～3、硼砂0.5～2。
2.根据权利要求1所述的固体防垢剂，其特征在于由以下原料按重量份数比制成硅石30、碳酸钠32、三聚磷酸钠16、碱金属盐11、三氧化二铝2、硼砂1。
3.根据权利要求1或2所述的固体防垢剂，其特征在于碱金属盐包括Na2CO3、K2SO4、Na5P3O10、Na2B4O7钾钠金属盐。
4.一种油田井下固体防垢剂的生产工艺，包括以下步骤完成按上述比例称取各原料，混合均匀后投入1000～1500℃高温炉中，熔融3～6小时，倒入模具成型，再放入退火磨具上送入隧道窑中，进行过窑退火消除应力处理，过窑的时间为24～38小时，温度从460缓慢降至420，最后冷却至常温，制成本发明产品。
全文摘要
本发明公开一种油田井下防垢剂及生产工艺，将硅石、碳酸钠、三聚磷酸钠、碱金属盐、三氧化二铝、硼砂按上述比例称取，混合均匀后投入1000℃～1500℃烧结炉烧结，使原料由固相转化成液相，送入模具内成型，在规定时间内，原料由液相转化为固相。再经过窑热处理除去应力后，成型为可缓慢溶解的玻璃化固体防垢产品。产品防腐性能好、防垢率高、释放周期长；无毒、无味、无腐蚀，对环境及井下相关设备没有任何影响，完全符合HSE石油行业要求；储存及运输都极为方便；能够适应不同排量的螺杆泵井，适应油管和无油管等不同的采油工艺，还适应水驱、聚驱和三元复合驱等不同的驱替工艺，完全能够满足现场的使用要求和生产需要。
文档编号C02F5/00GK1546401SQ20031011590
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者韩冰馥 申请人:长春洁意实业有限责任公司