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TETHMPS与高效分散剂A复配用于钡锶阻垢的性能研究

油田生产过程中,压力、温度的变化或不相容的水相混合,会造成管道结垢,影响生产。特别是我国很多油田已进入高含水期,结垢问题尤为突出。导致结垢的原因有很多,最为常见的是碳酸盐垢,这种垢类易酸化去除,危害相对较小;另一类硫酸盐垢尤其是钡锶垢,一旦形成很难清除,危害较大。本文合成的三乙烯四胺六甲叉磷酸钠(TETHMPS)与高效分散剂A具有高螯合和分散性能,对硫酸钡和硫酸锶垢有良好的阻垢效果。

1  实验部分

1.1材料与仪器

氯化钠、氯化钡、硫酸钠、氯化锶等均为分析纯;亚磷酸、盐酸、甲醛、三乙烯四胺均为工业品。

氨-氯化铵缓冲溶液(pH=10)、0.01mol/L的EDTA标准溶液。

           

四口烧瓶、电动搅拌机、恒压滴液漏斗、电加热套、真空泵、电热恒温烤箱等。

1.2复配药剂
1.2.1三乙烯四胺六亚甲基膦酸钠(TETHMPS)的合成

按照一定比例把三乙烯四胺、盐酸和亚磷酸混合均匀,升温至95℃滴加甲醛,滴加结束后在110-115℃保温3h。然后抽负压外蒸,用32%氢氧化钠溶液调pH值10-11,即得到红棕色的TETHMPS。

1.2.2复配药剂

将高效分散剂A与TETHMPS按照2:1、1:1、1:2质量比复配,加水稀释至一定浓度。

1.2.3硫酸钡锶阻垢性能的测定

按SY/T 5673-93[6]进行评价阻垢剂的阻垢性能,其中Ba2 、Sr2 浓度的测定利用车苗叶改进的EDTA容量法[3]。

2  结果与讨论

2.1对BaSO4垢的阻垢率

分别测定高效分散剂A、TETHMPS及其复配的药剂对硫酸钡垢的阻垢性能,结果见图1。

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图1  TETHMPS、A及复配剂对硫酸钡垢的阻垢性能

从图1看出,当药剂浓度在10mg/L左右时,TETHMPS阻硫酸钡垢稍好于分散剂A;药剂浓度大于20mg/L,高效分散剂A阻硫酸钡垢能力好于TETHMPS。但是药剂浓度在40-50mg/L,两者阻硫酸钡垢能力都很好,均大于80%。观察复配药剂的结果看出,两种单剂没有明显的协同增效作用。

2.2对SrSO4垢的阻垢率

分别测定高效分散剂A、TETHMPS及其复配的药剂对硫酸钡垢的阻垢性能,结果见图2。

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                             图2  TETHMPS、分散剂A及复配剂对硫酸锶垢的阻垢性能

从图2看出,TETHMPS浓度从10mg/L增加到40mg/L,对硫酸锶的阻垢率由8%突跃至63%;当浓度进一步增加时,阻垢率变化不明显。高效分散剂A浓度由10mg/L增加到40mg/L,对硫酸锶的阻垢率由11%增加至48%,突跃变化不明显。从图上看出单剂TETHMPS对硫酸锶的阻垢性能优于分散剂A。把TETHMPS和高效分散剂A按一定质量比复配考察阻垢性能,实验结果表明存在协同增效作用。特别是把TETHMPS和分散剂A按2:1和1:1质量比复配,复配剂浓度为30mg/L时,增效作用明显。TETHMPS和分散剂A按2:1复配,复配剂浓度为50mg/L时,对硫酸锶的阻垢率>80%。

2.2与其他企业钡锶阻垢剂性能对比

把TE:A=2:1与某企业的钡锶阻垢剂做对比,对于硫酸钡与硫酸锶的阻垢率分别见图3和图4。

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图3  TE:PE=2:1和某企业的药剂对硫酸钡垢的阻垢性能

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图4  TE:PE=2:1和某企业的药剂对硫酸锶垢的阻垢性能

从图3和图4看出,两种药剂对于硫酸钡垢的阻垢性能都很好,但是TE:A=2:1的钡锶阻垢剂对于硫酸锶垢的阻垢性能明显优于某企业的药剂。

3 结论

高效分散剂A阻硫酸钡垢性能稍优于TETHMPS,但对于硫酸锶垢TETHMPS的阻垢效果要好于高效分散剂A。基于环保和经济方面的考虑对两种单机进行复配,结果表明在阻硫酸锶垢方面表现出良好的协同增效作用。当TETHMPS与高效分散剂A按2:1质量比复配,加药量在50mg/L时对于硫酸钡、锶垢的阻垢率均大于80%。

参考文献
[1] 刘丽慧,赵景茂,熊金平,等.钡锶垢阻垢剂AMHE的阻垢性能研究[J].油田化学,2004,21(4):324-327.
[2] 马浴铭,李长俊,廖科熹,等.新型油田用钡、锶阻垢剂性能研究[J].工业水处理,2008,27(2):27-29.
[3] 车苗叶.EDTA容量法测定油田地层水中锶、钡离子浓度的改进[J].油田化学,1988,5(4):301-306.[4] 赵夏冰,尹晓爽,杨文忠.亚甲基膦酸型水处理剂对硫酸锶阻垢性能的研究[J].工业水处理,2015,35(12):22-25.
[5] 姚培正,包秀萍,郭丽梅,等.油田水处理剂的阻垢机理及其研究进展[J].杭州化工,2009,39(1):16-19.
[6] 中国石油天然气总公司油田化学专业标准化技术委员会.SY/T 5673-93《油田用防垢剂性能评价方法》[S].北京:中国标准出版社,1993.