复合缓蚀阻垢剂组合物、复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用、地热水缓蚀阻垢的方法与流程

本发明涉及地热水缓蚀阻垢领域，具体涉及复合缓蚀阻垢剂组合物、复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用、地热水缓蚀阻垢的方法。

背景技术：

1、随着石油、天然气等不可再生资源的快速消耗，地热能作为一种具有广泛开发前景的新能源日益受到关注。

2、地热能是能够用于采暖、发电、制冷、医疗洗浴和水产养殖等各种形式的工农业的能量来源。地热流体包括地热水、地热水和蒸汽组成的两相混合物、地热水蒸汽等类型。

3、地热流体的化学成分十分复杂，有易腐蚀性成分例如溶解氧和氯离子等，易结垢成分例如钙离子和硅酸等，由此而引起的地热利用设备、管道和管件等的腐蚀和结垢问题，阻碍着地热能的高效经济利用。除了地热流体的性质外，腐蚀和结垢还受到温度、压力等操作条件以及设备材质的影响。

4、中低温(30～140℃)地热水含有溶解氧、二氧化碳和硫化氢等腐蚀性气体，氯离子和硫酸根等腐蚀性离子，钙离子、镁离子等易结垢离子，以及硫酸盐还原菌等厌氧或好氧微生物，使得系统的腐蚀和结垢更加难以控制。

5、目前，地热水利用过程中针对腐蚀的控制方法主要有以下几种：

6、(1)选用耐腐蚀材质：除选用非金属材质(例如pvc-u塑料管)外，也可以选用高合金不锈钢、镍基合金、钛合金及锆材等耐地热腐蚀的金属材料，增加地热系统的可靠性；

7、(2)金属基底上修饰涂层：在廉价金属表面涂覆一种耐蚀涂层，增加金属的耐蚀性，目前此类涂层主要有聚苯硫醚基涂层、金属陶瓷涂层、微纳米sio2涂层等；

8、(3)添加化学缓蚀剂：根据地热水工况条件，相关研发的防腐剂主要有三聚磷酸钠和水解聚马来酸酐等；

9、(4)阴极保护：采用牺牲阳极法对设备进行电化学防腐保护；

10、(5)地热利用之前进行洗涤等预处理：采用洗涤等预处理工艺去除地热流体中的腐蚀性气体和腐蚀性离子。

11、目前，地热水利用过程中为了实现阻垢的方法主要有以下几种：

12、(1)添加化学阻垢剂；

13、(2)地热利用或回灌之前进行预处理除垢；

14、(3)施加物理场除垢；

15、(4)采用阻垢涂层；

16、(5)采用系统增压法阻垢。

17、由于耐蚀材料的价格高、涂层防腐尚没有很好地解决因碳钢等金属基底和涂层(尤其是有机涂层)之间的屈服应力不同而导致的涂层与基底结合不牢、从环境保护角度出发应限制化学药剂的应用、电极材料的选取方面及工艺操作等问题的存在，地热水利用过程中的腐蚀结垢问题依然没有很好地得到解决，使得地热系统的腐蚀结垢问题成为地热资源开发利用的瓶颈。

18、目前，在地热水缓蚀阻垢领域，未见有针对中低温(30～140℃)、含氧环境的环保型缓蚀阻垢剂。

19、中低温、含氧环境地热水系统的腐蚀结垢问题主要表现为矿化度高，含有一定质量浓度的溶解氧和二氧化碳，并含有微生物如硫酸盐还原菌等，腐蚀结垢性强，更难控制。

20、因此，为解决上述现有的技术问题，有必要开发针对中低温、含氧环境地热水系统的环保型缓蚀阻垢剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有地热水缓蚀阻垢技术存在的针对中低温、含氧环境难以有效缓蚀阻垢的缺陷。

2、目前，现有技术中还没有公开将杀菌剂用于地热水缓蚀阻垢的方法。本发明的发明人借鉴油田采出水的处理方法，在用于中低温、含氧环境的地热水系统中的缓蚀阻垢剂中分别加入常用的氧化性杀菌剂、季铵盐杀菌剂和季鏻盐杀菌剂等进行处理，通过研究发现，采用本发明提供的苯乙基季鏻盐的缓蚀效果最好。有鉴于此，发明人提供了本发明的方案。

3、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种复合缓蚀阻垢剂组合物，该组合物中含有以下组分：苯乙基季鏻盐、聚合物a、葡萄糖酸盐、有机膦化合物、无机碱、水溶性无机锌盐和水；

4、相对于100重量份的所述复合缓蚀阻垢剂组合物，所述苯乙基季鏻盐的含量为10-30重量份，所述聚合物a的含量为2-15重量份，所述葡萄糖酸盐的含量为2-12重量份，所述有机膦化合物的含量为2-8重量份，所述无机碱的含量为2-13重量份，所述水溶性无机锌盐的含量为2-12重量份，所述水的含量为10-80重量份；

5、其中，所述苯乙基季鏻盐具有式(1)所示的结构，

6、

7、在式(1)中，x为卤素，n为12、13、14、15或16；

8、所述聚合物a选自聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸和水解聚马来酸酐中的至少一种；

9、所述有机膦化合物为2-羟基膦酰基乙酸和/或2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷。

10、本发明第二方面提供一种制备复合缓蚀阻垢剂的方法，该方法包括：将前述第一方面所述的复合缓蚀阻垢剂组合物中的各组分进行混合；

11、优选地，所述混合的条件至少满足：温度为10-30℃，时间为0.5-1h，搅拌转速为60-90rpm。

12、本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的复合缓蚀阻垢剂。

13、本发明第四方面提供前述第三方面所述的复合缓蚀阻垢剂在地热水缓蚀阻垢中的应用。

14、本发明第五方面提供一种地热水缓蚀阻垢的方法，该方法包括：在地热水出井前，将前述第三方面所述的复合缓蚀阻垢剂加入地热水中。

15、与现有地热水缓蚀阻垢技术相比，本发明提供的复合缓蚀阻垢剂至少具有如下优势：

16、本发明提供的复合缓蚀阻垢剂在中低温、含氧环境的地热水系统中具有良好的缓蚀阻垢的效果。

17、本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种复合缓蚀阻垢剂组合物，其特征在于，该组合物中含有以下组分：苯乙基季鏻盐、聚合物a、葡萄糖酸盐、有机膦化合物、无机碱、水溶性无机锌盐和水；

2.根据权利要求1所述的复合缓蚀阻垢剂组合物，其中，相对于100重量份的所述复合缓蚀阻垢剂组合物，所述苯乙基季鏻盐的含量为12-25重量份，所述聚合物a的含量为5-10重量份，所述葡萄糖酸盐的含量为5-10重量份，所述有机膦化合物的含量为4-6重量份，所述无机碱的含量为5-10重量份，所述水溶性无机锌盐的含量为4-9重量份，所述水的含量为30-65重量份。

3.根据权利要求1或2所述的复合缓蚀阻垢剂组合物，其中，在式(1)中，x为氯元素或溴元素。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的复合缓蚀阻垢剂组合物，其中，在式(1)中，x为氯元素，n为12、14或16。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的复合缓蚀阻垢剂组合物，其中，所述葡萄糖酸盐选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、d-葡萄糖酸钠、d-葡萄糖酸钾、葡萄糖酸锌和葡萄糖酸锰中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的复合缓蚀阻垢剂组合物，其中，所述无机碱选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的复合缓蚀阻垢剂组合物，其中，所述水溶性无机锌盐选自氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的至少一种。

8.一种制备复合缓蚀阻垢剂的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-7中任意一项所述的复合缓蚀阻垢剂组合物中的各组分进行混合；

9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述复合缓蚀阻垢剂组合物中的各组分的用量，使得制备得到的复合缓蚀阻垢剂中磷酸根的含量低于2重量％。

10.由权利要求8或9所述的方法制备得到的复合缓蚀阻垢剂。

11.权利要求10所述的复合缓蚀阻垢剂在地热水缓蚀阻垢中的应用。

12.一种地热水缓蚀阻垢的方法，其特征在于，该方法包括：在地热水出井前，将权利要求10所述的复合缓蚀阻垢剂加入地热水中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述地热水的温度为＞30℃；

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述地热水的矿化度为10000-30000mg/l。

15.根据权利要求12-14中任意一项所述的方法，其中，所述地热水的溶解氧浓度＞1.0mg/l，且所述地热水的溶解氧浓度低于饱和溶解氧浓度。

16.根据权利要求12-15中任意一项所述的方法，其中，以所述地热水的体积为基准，所述复合缓蚀阻垢剂的加入量为90-100mg/l。

技术总结
本发明涉及地热水缓蚀阻垢领域，具体涉及复合缓蚀阻垢剂组合物、复合缓蚀阻垢剂及其制备方法和应用、地热水缓蚀阻垢的方法，该组合物中含有以下组分：苯乙基季鏻盐、聚合物A、葡萄糖酸盐、有机膦化合物、无机碱、水溶性无机锌盐和水。本发明提供的复合缓蚀阻垢剂在中低温、含氧环境的地热水系统中具有良好的缓蚀阻垢的效果。

技术研发人员：王金华,余正齐,禚青倩,孙飞
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13