专利名称：一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法
技术领域：
本发明涉及一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法。
背景技术：
在原油的开采过程中，结垢是一种普遍存在的现象。许多油田存在井下油管结垢； 当原油含水量较高时，采出液在集输设备中结垢；注水采油中在注水井及配套设备中结垢； 稠油开采注高温热水，高温热水在加热炉、注水管线中结垢；在复合驱油中，采出液在油管及采油设备上结垢；如此等等。结垢对油井的正常生产有较大的影响，垢沉积在地层会堵塞地层孔隙、裂缝，造成渗透率降低，原油产量下降，严重时甚至造成油井停产，对渗透率较低的油层影响更甚；当垢沉积在井筒、油管、抽油泵、注水系统、集输系统、加热系统等设备上时，会造成设备不能正常运转，传热效率降低，导致生产能力下降，而且结垢还会引起设备和管线的腐蚀，给油田造成严重的经济损失。针对油田的各种结垢状况，有两类解决的办法一是除垢；二是防垢。除垢是一种补救措施，除垢时，它已经产生了减产和设备的腐蚀，造成了较大的经济损失，因此，防止垢的生成才是一种好的措施。在防垢的方法中，用化学剂防垢是人们公认的简单、有效、方便、 经济的方法。因此各油田都针对各自的区块特点研究适应不同条件的化学防垢剂。而研制高效的防垢剂就更是各个油田普遍追求的共同目标。油田最常见的垢型有碳酸钙、二水硫酸钙、硫酸钙、硫酸钡和硫酸锶。而微量的硫酸锶往往存在于大量的硫酸钡中，很难把它们分开。结垢的主要原因是由于压力或温度改变、蒸发、或两种不相配伍的水互相混合，使原来以离子状态存在于水溶液中的无机盐达到过饱和状态，超过了他们的溶解度而结晶出来成垢。在以上几种易结垢盐中，无论在什么温度下，硫酸钡和硫酸锶的溶解度都非常小， 硫酸钡是油田中最难溶解的物质之一。硫酸钡的溶解度随着温度与压力的升高而增大，但这种影响的幅度非常小。例如，25°C时，硫酸钡的溶解度为2. :3mg/L，当温度提高到94°C时， 溶解度仅增加到3. 9mg/L。压力的影响更是微不足道。水中含盐量对硫酸钡溶解度有较大的影响，当水中NaCl从lg/L增加到100g/L时，溶解度增加10 15倍。油田注水系统中只有Ba2+和SO/—这两种离子，就会生成硫酸钡垢。在许多情况下，Ba2+和Sr2+—同沉淀，形成硫酸钡锶垢，一般情况下，硫酸钡垢中约含有硫酸锶1. 2% 15. 9%。所以，在注水地层中，硫酸盐结垢的主要是富含的注入水与地层中Ca2+、Ba2+和Sr2+混合后发生化学反应生成沉淀而引起的。防垢剂的防垢机理比较复杂，随着沉淀过程动力学、成垢预测模型和各种防垢技术的大量研究，使成垢机理的研究和结垢的控制有了大的进展。一般认为成垢物质和溶液之间存在动态平衡，防垢剂能够吸附到成垢物质上，并影响垢的生长和溶解的动态平衡。防垢剂的防垢机理主要有以下几种
(1)晶格畸变碳酸钙微晶成长时按照一定的晶格排列，结晶致密而坚硬。加入防垢剂后，防垢剂吸附在晶体上并掺杂在晶格的点阵中，对无机垢的结晶形成了干扰，使晶体发生畸变，或使大晶体内部的应力增大，从而使晶体易于破裂，阻碍了垢的生长。(2)络合增溶络合增溶作用是防垢剂在水中能够与钡、锶离子形成稳定的可溶性螯合物，将更多的钡、锶离子稳定在水中，从而增大了钡、锶盐的溶解度，抑制了垢的沉积。(3)凝聚与分散阴离子型防垢剂，在水中解离生成的阴离子在与碳酸钙微晶碰撞时，会发生物理化学吸附现象，使微晶粒的表面形成双电层，使之带负电。因防垢剂的链状结构可吸附多个相同电荷的微晶，静电斥力可阻止微晶相互碰撞，从而避免了大晶体的形成。在吸附产物碰到其它阻垢剂分子时，将已吸附的晶体转移过去，出现晶粒均勻分散现象，从而阻碍了晶粒间和晶粒与金属表面的碰撞，减少了溶液中的晶核数，将碳酸钙稳定在溶液中。(4)再生-自解脱膜假说聚丙烯酸类阻垢剂能在金属传热表面上形成一种与无机晶体颗粒共同沉淀的膜，当这种膜增加到一定厚度后，在传热面上破裂，并带一定大小的垢层离开传热面。由于这种膜的不断形成和破裂，使垢层的生长受到抑制。(5)双电层作用机理对于有机膦酸类防垢剂的防垢机理，Gill等人提出了双电层作用机理。认为防垢剂的作用是在生长晶核附近的扩散边界层内富集，形成双电层并阻碍成垢的离子或分子簇在金属表面的聚结。他们认为，阻垢剂与晶核(或垢质分子簇)之间的结合是不稳定的。(6)阀值效应在水中投加几种阻垢剂(数量级为每升数毫克)，可将比按化学计量比高得多的钙离子稳定在水中。产生这一现象的原因在于阻垢剂的阴离子和金属阳离子的鳌合并非按化学计量比进行，是由于CaCO3微晶吸附上阻垢剂后可抑制CaCO3晶体的析出。以上几种机理表示出目前人们对阻垢作用的认识水平，由于它们都带有不同程度的推测，因而人们在对具体结垢问题进行分析时，往往将阻垢作用归结为多种机理的复合作用，这反映了当前人们对阻垢机理的认识还相当笼统。由于结垢本身是一个复杂的过程， 阻垢剂的介入使该过程变得更加复杂。溶液中硫酸根离子浓度直接影响到防垢剂的防垢率，为了分析出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响，急需设计出一种能检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢剂的防垢率影响的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，该方法能准确检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响，且操作简单，检测成本低、利于推广。本发明的目的通过下述技术方案实现一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，包括以下步骤
(a)分别取Sr2+溶液至于瓶中，并加入防垢剂溶液后摇勻；(b)向摇勻后的溶液中分别加入硫酸根离子浓度不同的SO/—溶液，水浴恒温M小时；(c)冷却至室温，静置一定时间，取上部份清液；(d)将所取清液通过重量分析法，得到防垢剂的防垢率，进而检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响。所述步骤(a)中，Sr2+溶液为Sr SO4。所述步骤(a)中，Sr2+溶液中Sr2+的含量为12. 16g/L。所述步骤(b)中，含SO42-溶液为Na2SO4溶液。所述步骤(b)中，Na2SO4溶液中Na2SO4的含量为7. 72g/L。综上所述，本发明的有益效果是能准确检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响，且操作简单，检测成本低、利于推广。
图1为本发明的SO/—浓度与防垢效果的关系示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。实施例本发明涉及的一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，包括以下步骤(a)分别取Sr2+溶液至于瓶中，并加入防垢剂溶液后摇勻；(b)向摇勻后的溶液中分别加入硫酸根离子浓度不同的SO/—溶液，水浴恒温M小时；(c)冷却至室温，静置一定时间，取上部份清液；(d)将所取清液通过重量分析法，得到防垢剂的防垢率，进而检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响。所述步骤(a)中，Sr2+溶液为Sr SO4。所述步骤(a)中，Sr2+溶液中Sr2+的含量为12. 16g/L。所述步骤(b)中，含SO42-溶液为Na2SO4溶液。所述步骤(b)中，Na2SO4溶液中Na2SO4的含量为7. 72g/L。本发明的溶液中NaCl含量为10000 X 10_6g/L，PH = 6，改变溶液中的硫酸根离子浓度及共聚物防垢剂的加量，水浴恒温(50士 1°C )Mh，通过上述方法检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响，其结果见图1，从图1可知，随着溶液中SO/—浓度的增加，聚合物的防垢效果在明显下降。其原因是硫酸根离子浓度的增大使得溶液中生成BaS04、SrSO4沉淀的速度加快，而使聚合物的防垢效果急剧下降。上述检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，能准确检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响，且操作简单，检测成本低、利于推广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)分别取Sr2+溶液至于瓶中，并加入防垢剂溶液后摇勻；(b)向摇勻后的溶液中分别加入硫酸根离子浓度不同的SO/—溶液，水浴恒温M小时；(c)冷却至室温，静置一定时间，取上部份清液；(d)将所取清液通过重量分析法，得到防垢剂的防垢率，进而检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响。
2.根据权利要求1所述的一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，Sr2+溶液为Sr S04。
3.根据权利要求2所述的一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，Sr2+溶液中Sr2+的含量为12. 16g/L。
4.根据权利要求1所述的一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，含SO/—溶液为Na2SO4溶液。
5.根据权利要求4所述的一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，Na2SO4溶液中Na2SO4的含量为7. 72g/L。
全文摘要
本发明公开了一种检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法。该检测溶液中硫酸根离子浓度对防垢率影响的方法包括分别向Sr2+溶液中加入防垢溶液、再加入SO42-含量不同的SO42-溶液并恒温、冷却至室温并取上部分清液、分析所取清液得到防垢剂的防垢率等步骤。本发明能准确检测出溶液中硫酸根离子浓度对防垢率的影响，且操作简单，检测成本低、利于推广。
文档编号G01N5/00GK102455268SQ20101054933
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者袁俊海 申请人:袁俊海