油田生产用超分子除垢剂效果评价及机理研究

油田开发过程中产生的无机垢会影响生产开发,导致油田效益下降。针对海上C油田地层条件,通过室内实验与模拟相结合明确无机垢的组成及井下形成位置。之后采用γ-聚谷氨酸等制备中性超分子除垢剂,使用Materials Studio 2020软件分析并明确超分子体系的自组装过程,并对比评价其与传统酸性除垢剂的除垢效果及体系适用范围。最后,通过密度泛函理论(DFT)进行分子模拟,并结合室内实验结果研究分析超分子体系对无机垢的去除机理。结果表明,区块典型井主要在水平井井底生成碳酸钙/镁和碳酸亚铁垢,自制超分子除垢剂对碳酸钙垢、硫酸钙垢和模拟垢的除垢率分别为74.2%、45.1%和65.8%,均明显高于常规除垢剂,且体系可将岩心注入压力恢复12%。超分子除垢剂最佳使用温度为40~90℃,作用时间为12 h。动力学模拟分析认为,虽然空间位阻一定程度影响了超分子体系对离子的吸附,但由于分子间相互作用力更大,超分子体系更容易螯合结垢离子。机理研究表明,体系是通过超分子配位除垢作用、超分子聚集作用和渗透作用的协同进行除垢,具有良好的应用前景。

超分子除垢剂在油田除垢中的性能的实验测试

油田采用化学方法除垢时,要注意避免除垢剂腐蚀采油设备,防止清洗残液污染环境。实验测试了超分子缓蚀除垢剂的性能。结果表明:质量浓度为10%~15%的超分子除垢剂溶液,对油田结垢的溶解率在90%以上,尤其对碳酸盐垢有良好的溶解效果;质量浓度为15%的超分子除垢剂溶液,对碳酸盐垢样和硅酸盐垢样的阻垢率都在90%以上;超分子除垢剂的腐蚀速率也较低。使用超分子除垢剂除垢时,应注意根据油田的结垢类型选择配制除垢液浓度。