磺酸类纳米阻垢剂的制备及其在储层中的迁移

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hb2005_2009
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结垢是自然环境中普遍存在的现象,沉积的水垢颗粒会严重威胁到各个行业,特别是油田生产的安全与完整性。工程上最常用的防垢方法是使用阻垢剂进行化学阻垢。但是常规的阻垢剂无法有效进入储层并保留下来发挥阻垢效果。为了解决这一问题,已有不少研究报道了有关沉淀法制备金属-氨基膦酸盐固体纳米阻垢剂材料的实验室合成和测试,但是关于聚合物基阻垢剂纳米材料的制备研究还鲜有报道。本研究使用不含磷的聚对苯乙烯磺酸(PSS)和氯化钡(Ba Cl2),采用超声波分散法和表面活性剂表面修饰法制备了Ba-PSS纳米阻垢剂,研究了Ba-PSS的最优合成条件、阻垢性能、阻垢机理、分散性能、迁移性能和回流性能,得出以下主要结论:(1)Ba-PSS纳米阻垢剂最佳合成配比为Ba Cl2:PSS=2:1,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)浓度为0.2%,氯化钾浓度为0.2%,超声分散时间的最佳时间为10 min,制备的Ba-PSS纳米阻垢剂溶液中阻垢剂粒径约为230 nm,溶液Zeta电位约为-63 m V。(2)Ba-PSS阻垢剂中Ba元素与PSS单体的比例为1:2。在合成过程中,Ba2+与PSS的磺酸基团相互作用,形成Ba-O键;Ba-PSS制备过程没有改变PSS的骨架结构,在400℃以下具有较高热稳定性。Ba-PSS溶解度随温度升高变大,在70℃环境下静态溶解度可达64 mg,能充分溶解发挥阻垢作用。(3)在相同的阻垢剂浓度下,Ba-PSS对碳酸钙、磷酸钙和硫酸钡水垢的阻垢性能与PSS相当,对碳酸钙水垢阻垢效率为53%,磷酸钙水垢阻垢效率可达92%,硫酸钡水垢阻垢效率为88%,阻垢性能随Ca2+浓度增加而减小。(4)迁移性实验结果表明,经过SDBS预冲洗后,Ba-PSS的迁移性能强于PSS和传统含磷阻垢剂。在经过SDBS预冲洗,温度为20℃,线流速为5.5m/d,填料粒径为100~150μm条件下,Ba-PSS迁移性最好,突破效率为74.6%。阻垢剂的迁移性随温度和流速的升高而下降。(5)阻垢剂回流实验表明,与PSS相比,Ba-PSS能够在储层中有效保留下来,而且更加缓慢地释放PSS阻垢剂。在回流实验早期,阻垢剂的回流率显著减少。NSL和SPD值表明,Ba-PSS的挤压寿命比PSS长40倍以上。
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