一种化学-热耦合清防蜡球及其检测方法

1.本发明涉及化学-热耦合清防蜡球及其制备和检测技术领域，特别地涉及一种化学-热耦合清防蜡球及其制备方法和检测方法。


背景技术：

2.石油作为一种多组分混合物，其中普遍含有一定量的烃类石蜡。原油在井筒举升或者井场集输的过程中，随着压力、温度的降低，原来呈液态的石蜡不断析出、结晶、聚集，并在管道表面沉积，影响原油生产，严重者造成深井泵或者油管蜡堵而停产。因此在油田生产过程中为了减少或消除结蜡的影响而采取多种措施。
3.目前，单管不加热集输流程，依靠管线投加橡胶清蜡球进行清蜡，对于结垢结蜡严重管线投加橡胶球时无法达到疏通管线的目的，而且容易造成管线堵塞，对于结垢严重管线只有通过物理除垢或更换管线来解决，对于结蜡严重管线依靠热洗清蜡车对管线进行热洗清蜡投入费用高，工作量大，且井组安装投球装置闲置。
4.以上也就是说，亟需开发一种具有较好的清蜡和防蜡效果的清防蜡球。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种化学-热耦合清防蜡球及其制备方法和检测方法，具有较高的清蜡和防蜡效果的化学-热耦合清防蜡球。
6.本发明的化学-热耦合清防蜡球，包括：热力清蜡剂和防蜡剂，其中热力清蜡剂包括生热剂和助剂，生热剂与水接触时发生化学反应以释放出热量以清蜡，生热剂包括活性金属，助剂包裹在活性金属表面以钝化其活性。
7.在一个实施方式中，生热剂还包括亚硝酸钠和氢氧化钠，活性金属为铝，生热剂与水接触时发生化学反应的反应公式为：
8.nano2+2al+naoh+h2o
→
2naalo2+nh3↑
。
9.在一个实施方式中，生热剂亚硝酸钠、铝粉、氢氧化钠质量比为1:(0.9～1.2):(0.5～0.8)。
10.在一个实施方式中，防蜡剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠。
11.在一个实施方式中，防蜡剂脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠质量比为1：(0.7-0.5)。
12.在一个实施方式中，助剂与活性金属的质量比为1：(20～40)。
13.在一个实施方式中，生热剂与防蜡剂的质量比为1：(0.7～0.3)。
14.本发明提供了一种制备方法，制备方法用于制备上述的化学-热耦合清防蜡球，包括以下步骤：
15.步骤一，将助剂包裹在生热剂的活性金属表面；
16.其中，活性金属为粉末状；
17.步骤二，将包裹好的活性金属、生热剂的其他成分以及防蜡剂制备成混合体系；
18.步骤三，将混合体系冷却、挤压成型使其成为规则的球状体。
19.在一个实施方式中，步骤一具体包括以下步骤：
20.第一步，将预设体积的乙醇置于烧杯中，水浴加热至预设温度；
21.第二步，向烧杯中加入预设重量的助剂；
22.第三步，开始搅拌，直到助剂全部溶解于热乙醇溶液中；
23.第四步，持续搅拌，并向烧杯中加入预设重量的活性金属；
24.第五步，持续搅拌，并将烧杯从水浴中取出后自然冷却；
25.第六步，自然冷却预设时间后停止搅拌；
26.第七步，使用滤纸将烧杯中的液体过滤；
27.第八步，收集滤纸上的活性金属并烘干。
28.在一个实施方式中，防蜡剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠，步骤二具体包括以下步骤：
29.第一步，将包覆后的活性金属与生热剂的其他成分以及预定量的烷基苯磺酸钠混合均匀备用；
30.第二步，称取预定量的脂肪醇聚氧乙烯醚置于烧杯中，并水浴加热；
31.第三步，脂肪醇聚氧乙烯醚完全熔融，
32.第四步，将烧杯取出水浴自然冷却，同时加入步骤2中所备混合粉末体系；
33.第五步，通过搅拌使固相粉末充分分散于熔融的脂肪醇聚氧乙烯醚中。
34.本发明提供了一种清防蜡效果的检测方法，检测方法用于检测如权利要求1至8中任一项的化学-热耦合清防蜡球的清蜡效果以及防蜡效果，包括以下步骤：
35.步骤一，取油液并将其三等分，分别盛于a、b、c三个烧杯中；
36.步骤二，在a、b、c三个烧杯中对应放入a、b、c三个油管短节；
37.步骤三，分别记录三个油管短节的初始质量；
38.步骤四，向b烧杯内加入预定量的化学-热耦合清防蜡球；
39.步骤五，将a、b、c烧杯放入预设温度的水浴中加热；
40.步骤六，c烧杯待水浴加热第一预设时间后加入预定量的化学-热耦合清防蜡球；
41.步骤七，分别称取a、b两个烧杯内的a、b两个油管短节的质量；
42.步骤八，将a、b、c烧杯放入预设温度的水浴中继续加热至第二预设时间；
43.步骤九，分别称取a、c两个烧杯内的a、c两个油管短节的质量；
44.步骤十，计算化学-热耦合清防蜡球的防蜡率和清蜡率。
45.在一个实施方式中，步骤十中计算化学-热耦合清防蜡球的防蜡率具体包括：
46.第一步，将步骤七中a、b两个油管短节重量与对应的初始质量相减得到a、b油管短节的沉积石蜡的质量；
47.第二步，根据a、b两个油管短节的石蜡沉积质量计算化学-热耦合清防蜡球的防蜡率。
48.在一个实施方式中，步骤十中计算化学-热耦合清防蜡球的清蜡率的具体包括：
49.第一步，将步骤九中a、c两个油管短节重量与对应的初始质量相减得到a、c油管短节的沉积石蜡的质量；
50.第二步，根据a、c两个油管短节的石蜡沉积质量计算化学-热耦合清防蜡球的清蜡
率。
51.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
52.本发明提供的一种化学-热耦合清防蜡球及其制备方法和检测方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
53.1、防蜡剂与热力清蜡剂协同作用，即热力清蜡剂产生大量的热量以清除附着在管壁上的蜡晶，防蜡剂吸附于管壁和蜡晶表面以实现润湿反转，防止蜡晶的聚集、沉积，这样实现了清防蜡球的化学-热耦合清防蜡功能，从而提高了清防蜡球的清蜡和防蜡效果。
54.2、助剂包裹在活性金属表面以钝化其活性，这样能够保障清防蜡球运输和存储的安全性。
55.3、清防蜡球为固相球形，可通过油套环空进行井筒投加，也可通过井场投球装置对集油管线进行投加，操作简单、应用方便，其清防蜡效果优异。
附图说明
56.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
57.图1显示了本发明的化学-热耦合清防蜡球的结构示意图；
58.图2显示了本发明的化学-热耦合清防蜡球的制备方法的方法流程图；
59.图3显示了本发明的化学-热耦合清防蜡球的检测方法的方法流程图；
60.图4显示了本发明的化学-热耦合清防蜡球的实施例一至三的检测方法的方法流程图。
61.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
62.附图标号：
63.10、热力清蜡剂；11、生热剂；12、助剂；20、防蜡剂。
具体实施方式
64.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
65.如图1所示，本发明提供了一种化学-热耦合清防蜡球，其包括热力清蜡剂10和防蜡剂20，其中热力清蜡剂10包括生热剂11和助剂12，生热剂11与水接触时发生化学反应以释放出热量以清蜡，生热剂11包括活性金属，助剂12包裹在活性金属表面以钝化其活性。
66.上述设置中，防蜡剂与热力清蜡剂协同作用，即热力清蜡剂产生大量的热量以清除附着在管壁上的蜡晶，防蜡剂吸附于管壁和蜡晶表面以实现润湿反转，防止蜡晶的聚集、沉积，这样实现了清防蜡球的化学-热耦合清防蜡功能，从而提高了清防蜡球的清蜡和防蜡效果。而且，助剂包裹在活性金属表面以钝化其活性，这样能够保障清防蜡球运输和存储的安全性。另外，清防蜡球为固相球形，可通过油套环空进行井筒投加，也可通过井场投球装置对集油管线进行投加，操作简单、应用方便，其清防蜡效果优异。
67.实施例一
68.具体地，在一个实施例中，生热剂11还包括亚硝酸钠和氢氧化钠，活性金属为铝，生热剂与水接触时发生化学反应的反应公式为：
69.nano2+2al+naoh+h2o
→
2naalo2+nh3↑
。
70.该反应相比于其它油田常用生热剂具有生热量高、所用氢氧化钠有利于胶质和沥青质的分散、反应产物不但对后期炼化无影响，而且偏铝酸钠常用于制备原油后期炼化的催化剂载体。这样提高了清防蜡球的利用率，节约了其使用成本。
71.具体地，在一个实施例中，生热剂亚硝酸钠、铝粉、氢氧化钠质量比为1:1:0.75。
72.具体地，在一个实施例中，防蜡剂20包括脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠。
73.具体地，在一个实施例中，防蜡剂脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠质量比为1：(0.7-0.5)。
74.具体地，在一个实施例中，助剂12与活性金属的质量比为1：(20～40)。
75.具体地，在一个实施例中，生热剂11与防蜡剂20的质量比为1：(0.7～0.3)。
76.需要说明的是，本实施例在实验室条件下进行，所用药品试剂信息为：亚硝酸钠为某公司分析纯；铝粉为某公司100-200目；氢氧化钠为某公司分析纯；脂肪醇聚氧乙烯醚为某公司aeo-20；烷基苯磺酸钠为某限公司十二烷基苯磺酸钠分析纯；硬脂酸为某公司分析纯。本发明制备过程中所用乙醇为某公司分析纯，该药品仅用于制备过程，且可重复使用。
77.如图2所示，本发明还提供了一种制备方法，该制备方法用于制备上述的清防蜡球，包括以下步骤：
78.步骤一，将助剂包裹在生热剂的活性金属表面；
79.其中，活性金属为粉末状；
80.步骤二，将包裹好的活性金属、生热剂的其他成分以及防蜡剂制备成混合体系；
81.步骤三，将混合体系冷却、挤压成型使其成为规则的球状体。
82.具体地，在一个实施例中，步骤一具体包括以下步骤：
83.第一步，将预设体积的乙醇置于烧杯中，水浴加热至预设温度；
84.第二步，向烧杯中加入预设重量的助剂；
85.第三步，开始搅拌，直到助剂全部溶解于热乙醇溶液中；
86.第四步，持续搅拌，并向烧杯中加入预设重量的活性金属；
87.第五步，持续搅拌，并将烧杯从水浴中取出后自然冷却；
88.第六步，自然冷却预设时间后停止搅拌；
89.第七步，使用滤纸将烧杯中的液体过滤；
90.第八步，收集滤纸上的活性金属并烘干。
91.具体地，在一个实施例中，防蜡剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基苯磺酸钠，步骤二具体包括以下步骤：
92.第一步，将包覆后的活性金属与生热剂的其他成分以及预定量的烷基苯磺酸钠混合均匀备用；
93.第二步，称取预定量的脂肪醇聚氧乙烯醚置于烧杯中，并水浴加热；
94.第三步，脂肪醇聚氧乙烯醚完全熔融，
95.第四步，将烧杯取出水浴自然冷却，同时加入步骤2中所备混合粉末体系；
96.第五步，通过搅拌使固相粉末充分分散于熔融的脂肪醇聚氧乙烯醚中。
97.下面阐述一下本技术中制备方法的两个更为具体的实施例：
98.实施例1
99.本发明提供了一种用于制备清防蜡球的制备方法，包括以下步骤：
100.步骤1.将乙醇1000ml置于烧杯中，水浴加热至60℃后，向烧杯中加入1g硬脂酸，开始搅拌，10min后硬脂酸全部溶解于热乙醇溶液中；持续搅拌，向烧杯中加入30g铝粉；持续搅拌，将烧杯从水浴中取出，自然冷却；0.5h后停止搅拌，将烧杯中液体过滤，收集滤纸上铝粉并烘干；
101.步骤2.将步骤1中所制包覆后铝粉与30g亚硝酸钠、23g氢氧化钠、13g烷基苯磺酸钠混合均匀备用；
102.步骤3.称取20g脂肪醇聚氧乙烯醚置于烧杯中，水浴加热；待脂肪醇聚氧乙烯醚完全熔融后，将烧杯取出水浴自然冷却，同时加入步骤2中所备混合粉末体系，通过搅拌使固相粉末充分分散于熔融的脂肪醇聚氧乙烯醚中；
103.步骤4.将步骤3中充分分散后的混合体系冷却、挤压成型，使其成为规则的球状体，即可制得化学-热耦合的清防蜡球a。
104.实施例2
105.本发明提供了一种用于制备清防蜡球的制备方法，包括以下步骤：
106.步骤1.将乙醇200ml置于烧杯中，水浴加热至60℃后，向烧杯中加入0.5g硬脂酸，开始搅拌，10min后硬脂酸全部溶解于热乙醇溶液中；持续搅拌，向烧杯中加入10g铝粉；持续搅拌，将烧杯从水浴中取出，自然冷却；0.5h后停止搅拌，将烧杯中液体过滤，收集滤纸上铝粉并烘干；
107.步骤2.将步骤1中所制包覆后铝粉与10g亚硝酸钠、5g氢氧化钠、6g烷基苯磺酸钠混合均匀备用；
108.步骤3.称取12g脂肪醇聚氧乙烯醚置于烧杯中，水浴加热；待脂肪醇聚氧乙烯醚完全熔融后，将烧杯取出水浴自然冷却，同时加入步骤2中所备混合粉末体系，通过搅拌使固相粉末充分分散于熔融的脂肪醇聚氧乙烯醚中；
109.步骤4.将步骤3中充分分散后的混合体系冷却、挤压成型，使其成为规则的球状体，即可制得化学-热耦合的清防蜡球b。
110.实施例3
111.本发明提供了一种用于制备清防蜡球的制备方法，包括以下步骤：
112.步骤1.将乙醇500ml置于烧杯中，水浴加热至60℃后，向烧杯中加入0.5g硬脂酸，开始搅拌，10min后硬脂酸全部溶解于热乙醇溶液中；持续搅拌，向烧杯中加入20g铝粉；持续搅拌，将烧杯从水浴中取出，自然冷却；0.5h后停止搅拌，将烧杯中液体过滤，收集滤纸上铝粉并烘干；
113.步骤2.将步骤1中所制包覆后铝粉与15g亚硝酸钠、15g氢氧化钠、11g烷基苯磺酸钠混合均匀备用；
114.步骤3.称取17g脂肪醇聚氧乙烯醚置于烧杯中，水浴加热；待脂肪醇聚氧乙烯醚完全熔融后，将烧杯取出水浴自然冷却，同时加入步骤2中所备混合粉末体系，通过搅拌使固相粉末充分分散于熔融的脂肪醇聚氧乙烯醚中；
115.步骤4.将步骤3中充分分散后的混合体系冷却、挤压成型，使其成为规则的球状体，即可制得化学-热耦合的清防蜡球c。
116.如图3所示，本发明提供了一种清防蜡球的检测方法，检测方法用于检测上述清防蜡球的清蜡效果以及防蜡效果，包括以下步骤：
117.步骤一，取油液并将其三等分，分别盛于a、b、c三个烧杯中；
118.步骤二，在a、b、c三个烧杯中对应放入a、b、c三个油管短节；
119.步骤三，分别记录三个油管短节的初始质量；
120.步骤四，向b烧杯内加入预定量的清防蜡球；
121.步骤五，将a、b、c烧杯放入预设温度的水浴中加热；
122.步骤六，c烧杯待水浴加热第一预设时间后加入预定量的清防蜡球；
123.步骤七，分别称取a、b两个烧杯内的a、b两个油管短节的质量；
124.步骤八，将a、b、c烧杯放入预设温度的水浴中继续加热至第二预设时间；
125.步骤九，分别称取a、c两个烧杯内的a、c两个油管短节的质量；
126.步骤十，计算清防蜡球的防蜡率和清蜡率。
127.具体地，在一个实施例中，步骤十中计算清防蜡球的防蜡率具体包括：
128.第一步，将步骤七中a、b两个油管短节重量与对应的初始质量相减得到a、b油管短节的沉积石蜡的质量；
129.第二步，根据a、b两个油管短节的石蜡沉积质量计算清防蜡球的防蜡率。
130.具体地，在一个实施中，步骤十中计算清防蜡球的清蜡率的具体包括：
131.第一步，将步骤九中a、c两个油管短节重量与对应的初始质量相减得到a、c油管短节的沉积石蜡的质量；
132.第二步，根据a、c两个油管短节的石蜡沉积质量计算清防蜡球的清蜡率。
133.下面阐述一下本发明的检测方法的三个更为具体的实施例：
134.实施例1
135.本发明提供了一种用于检测清防蜡球a的检测方法(参考图4)，其包括：
136.取实验室配置模拟油3l，分为三等份并分别盛于a、b、c三个烧杯中，烧杯中各放入一定规格的油管截取短节分别记为油管短节a、b、c，分别记录三个油管短节的初始质量m
(0h)
，将烧杯放入50℃水浴中加热。
137.a烧杯内为空白对比组；b烧杯内实验之初即加入2g本发明的清防蜡球；c烧杯待水浴加热8h后加入2g本发明的清防蜡球。分别称取实验开始水浴加热后8h、10h时三个烧杯内油管短节的质量m
(8h)
、m
(10h)
，与其初始质量进行比较，增加部分即为沉积石蜡的质量。
138.通过对比a、b两油管短节8h时石蜡沉积质量m
a(8h)
和m
b(8h)
，可得本发明的防蜡率m；
139.具体地，防蜡率m的计算公式为：m＝(m
a(8h)-m
b(8h)
)/m
a(8h)
；
140.通过对比a、c两个油管10h时石蜡沉积质量m
a(10h)
和m
c(10h)
，可得本发明的清蜡率n。
141.具体地，清蜡率n的计算公式为：m＝(m
a(10h)-m
c(10h)
)/m
a(10h)
；
142.实验结果见表1，实验条件下，本发明清蜡率可达73.75％、防蜡率可达86.84％。
143.表1
144.油管样品编号abc实验前净重(g)552.13563.28548.35油样中8h后重量(g)554.03563.53550.17结蜡速度(g/h)0.240.030.23防蜡率(％) 86.84 c烧杯加入清防蜡球2h后重量(g)554.53 548.98
清蜡率(％)
ꢀꢀ
73.75
145.实施例2
146.本发明提供了一种用于检测清防蜡球b的检测方法(参考图4)，具体检测步骤参考实施例1中用于检测清防蜡球a的检测方法。
147.实验结果见表2，实验条件下，该实施例中清蜡率可达70.31％、防蜡率可达61.54％。
148.表2
149.油管样品编号abc实验前净重(g)561.21556.32552.85油样中8h后重量(g)563.03557.02554.82结蜡速度(g/h)0.230.090.25防蜡率(％) 61.54 c烧杯加入清防蜡球2h后重量(g)563.50 553.53清蜡率(％)
ꢀꢀ
70.31
150.实施例3
151.本发明提供了一种用于检测清防蜡球c的检测方法(参考图4)，具体检测步骤参考实施例1中用于检测清防蜡球a的检测方法。
152.检测实验流程见图1，实验结果见表3，实验条件下，该实施例中清蜡率可达58.13％、防蜡率可达69.68％。
153.表3
154.油管样品编号abc实验前净重(g)553.85558.24561.21油样中8h后重量(g)555.73558.81562.95结蜡速度(g/h)0.230.070.22防蜡率(％) 69.68 c烧杯加入清防蜡球2h后重量(g)556.19 562.19清蜡率(％)
ꢀꢀ
58.13
155.通过表1至表3中防蜡率和清蜡率的数据对比可知，清防蜡球a的效果最佳，清防蜡球b的防蜡率低于清防蜡球c，但是其清蜡率高于清防蜡球c。
156.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
157.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。