專(zhuān)利名稱(chēng)：一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法。
背景技術(shù)：
在原油的開(kāi)采過(guò)程中，結(jié)垢是一種普遍存在的現(xiàn)象。許多油田存在井下油管結(jié)垢； 當(dāng)原油含水量較高時(shí)，采出液在集輸設(shè)備中結(jié)垢；注水采油中在注水井及配套設(shè)備中結(jié)垢； 稠油開(kāi)采注高溫?zé)崴邷責(zé)崴诩訜釥t、注水管線中結(jié)垢；在復(fù)合驅(qū)油中，采出液在油管及采油設(shè)備上結(jié)垢；如此等等。結(jié)垢對(duì)油井的正常生產(chǎn)有較大的影響，垢沉積在地層會(huì)堵塞地層孔隙、裂縫，造成滲透率降低，原油產(chǎn)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至造成油井停產(chǎn)，對(duì)滲透率較低的油層影響更甚；當(dāng)垢沉積在井筒、油管、抽油泵、注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等設(shè)備上時(shí)，會(huì)造成設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，傳熱效率降低，導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降，而且結(jié)垢還會(huì)引起設(shè)備和管線的腐蝕，給油田造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)油田的各種結(jié)垢狀況，有兩類(lèi)解決的辦法一是除垢；二是防垢。除垢是一種補(bǔ)救措施，除垢時(shí)，它已經(jīng)產(chǎn)生了減產(chǎn)和設(shè)備的腐蝕，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，防止垢的生成才是一種好的措施。在防垢的方法中，用化學(xué)劑防垢是人們公認(rèn)的簡(jiǎn)單、有效、方便、 經(jīng)濟(jì)的方法。因此各油田都針對(duì)各自的區(qū)塊特點(diǎn)研究適應(yīng)不同條件的化學(xué)防垢劑。而研制高效的防垢劑就更是各個(gè)油田普遍追求的共同目標(biāo)。油田最常見(jiàn)的垢型有碳酸鈣、二水硫酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶。而微量的硫酸鍶往往存在于大量的硫酸鋇中，很難把它們分開(kāi)。結(jié)垢的主要原因是由于壓力或溫度改變、蒸發(fā)、或兩種不相配伍的水互相混合，使原來(lái)以離子狀態(tài)存在于水溶液中的無(wú)機(jī)鹽達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，超過(guò)了他們的溶解度而結(jié)晶出來(lái)成垢。在以上幾種易結(jié)垢鹽中，無(wú)論在什么溫度下，硫酸鋇和硫酸鍶的溶解度都非常小， 硫酸鋇是油田中最難溶解的物質(zhì)之一。硫酸鋇的溶解度隨著溫度與壓力的升高而增大，但這種影響的幅度非常小。例如，25°C時(shí)，硫酸鋇的溶解度為2. :3mg/L，當(dāng)溫度提高到94°C時(shí)， 溶解度僅增加到3. 9mg/L。壓力的影響更是微不足道。水中含鹽量對(duì)硫酸鋇溶解度有較大的影響，當(dāng)水中NaCl從lg/L增加到100g/L時(shí)，溶解度增加10 15倍。油田注水系統(tǒng)中只有Ba2+和SO/—這兩種離子，就會(huì)生成硫酸鋇垢。在許多情況下，Ba2+和Sr2+—同沉淀，形成硫酸鋇鍶垢，一般情況下，硫酸鋇垢中約含有硫酸鍶1. 2% 15. 9%。所以，在注水地層中，硫酸鹽結(jié)垢的主要是富含的注入水與地層中Ca2+、Ba2+和Sr2+混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀而引起的。防垢劑的防垢機(jī)理比較復(fù)雜，隨著沉淀過(guò)程動(dòng)力學(xué)、成垢預(yù)測(cè)模型和各種防垢技術(shù)的大量研究，使成垢機(jī)理的研究和結(jié)垢的控制有了大的進(jìn)展。一般認(rèn)為成垢物質(zhì)和溶液之間存在動(dòng)態(tài)平衡，防垢劑能夠吸附到成垢物質(zhì)上，并影響垢的生長(zhǎng)和溶解的動(dòng)態(tài)平衡。防垢劑的防垢機(jī)理主要有以下幾種
(1)晶格畸變碳酸鈣微晶成長(zhǎng)時(shí)按照一定的晶格排列，結(jié)晶致密而堅(jiān)硬。加入防垢劑后，防垢劑吸附在晶體上并摻雜在晶格的點(diǎn)陣中，對(duì)無(wú)機(jī)垢的結(jié)晶形成了干擾，使晶體發(fā)生畸變，或使大晶體內(nèi)部的應(yīng)力增大，從而使晶體易于破裂，阻礙了垢的生長(zhǎng)。(2)絡(luò)合增溶絡(luò)合增溶作用是防垢劑在水中能夠與鋇、鍶離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，將更多的鋇、鍶離子穩(wěn)定在水中，從而增大了鋇、鍶鹽的溶解度，抑制了垢的沉積。(3)凝聚與分散陰離子型防垢劑，在水中解離生成的陰離子在與碳酸鈣微晶碰撞時(shí)，會(huì)發(fā)生物理化學(xué)吸附現(xiàn)象，使微晶粒的表面形成雙電層，使之帶負(fù)電。因防垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個(gè)相同電荷的微晶，靜電斥力可阻止微晶相互碰撞，從而避免了大晶體的形成。在吸附產(chǎn)物碰到其它阻垢劑分子時(shí)，將已吸附的晶體轉(zhuǎn)移過(guò)去，出現(xiàn)晶粒均勻分散現(xiàn)象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液中的晶核數(shù)，將碳酸鈣穩(wěn)定在溶液中。(4)再生-自解脫膜假說(shuō)聚丙烯酸類(lèi)阻垢劑能在金屬傳熱表面上形成一種與無(wú)機(jī)晶體顆粒共同沉淀的膜，當(dāng)這種膜增加到一定厚度后，在傳熱面上破裂，并帶一定大小的垢層離開(kāi)傳熱面。由于這種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長(zhǎng)受到抑制。(5)雙電層作用機(jī)理對(duì)于有機(jī)膦酸類(lèi)防垢劑的防垢機(jī)理，Gill等人提出了雙電層作用機(jī)理。認(rèn)為防垢劑的作用是在生長(zhǎng)晶核附近的擴(kuò)散邊界層內(nèi)富集，形成雙電層并阻礙成垢的離子或分子簇在金屬表面的聚結(jié)。他們認(rèn)為，阻垢劑與晶核(或垢質(zhì)分子簇)之間的結(jié)合是不穩(wěn)定的。(6)閥值效應(yīng)在水中投加幾種阻垢劑(數(shù)量級(jí)為每升數(shù)毫克)，可將比按化學(xué)計(jì)量比高得多的鈣離子穩(wěn)定在水中。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因在于阻垢劑的陰離子和金屬陽(yáng)離子的鰲合并非按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行，是由于CaCO3微晶吸附上阻垢劑后可抑制CaCO3晶體的析出。以上幾種機(jī)理表示出目前人們對(duì)阻垢作用的認(rèn)識(shí)水平，由于它們都帶有不同程度的推測(cè)，因而人們?cè)趯?duì)具體結(jié)垢問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí)，往往將阻垢作用歸結(jié)為多種機(jī)理的復(fù)合作用，這反映了當(dāng)前人們對(duì)阻垢機(jī)理的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)籠統(tǒng)。由于結(jié)垢本身是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程， 阻垢劑的介入使該過(guò)程變得更加復(fù)雜。溶液中硫酸根離子濃度直接影響到防垢劑的防垢率，為了分析出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響，急需設(shè)計(jì)出一種能檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢劑的防垢率影響的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，該方法能準(zhǔn)確檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響，且操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)成本低、利于推廣。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，包括以下步驟
(a)分別取Sr2+溶液至于瓶中，并加入防垢劑溶液后搖勻；(b)向搖勻后的溶液中分別加入硫酸根離子濃度不同的SO/—溶液，水浴恒溫M小時(shí)；(c)冷卻至室溫，靜置一定時(shí)間，取上部份清液；(d)將所取清液通過(guò)重量分析法，得到防垢劑的防垢率，進(jìn)而檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響。所述步驟(a)中，Sr2+溶液為Sr SO4。所述步驟(a)中，Sr2+溶液中Sr2+的含量為12. 16g/L。所述步驟(b)中，含SO42-溶液為Na2SO4溶液。所述步驟(b)中，Na2SO4溶液中Na2SO4的含量為7. 72g/L。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能準(zhǔn)確檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響，且操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)成本低、利于推廣。


圖1為本發(fā)明的SO/—濃度與防垢效果的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及的一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，包括以下步驟(a)分別取Sr2+溶液至于瓶中，并加入防垢劑溶液后搖勻；(b)向搖勻后的溶液中分別加入硫酸根離子濃度不同的SO/—溶液，水浴恒溫M小時(shí)；(c)冷卻至室溫，靜置一定時(shí)間，取上部份清液；(d)將所取清液通過(guò)重量分析法，得到防垢劑的防垢率，進(jìn)而檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響。所述步驟(a)中，Sr2+溶液為Sr SO4。所述步驟(a)中，Sr2+溶液中Sr2+的含量為12. 16g/L。所述步驟(b)中，含SO42-溶液為Na2SO4溶液。所述步驟(b)中，Na2SO4溶液中Na2SO4的含量為7. 72g/L。本發(fā)明的溶液中NaCl含量為10000 X 10_6g/L，PH = 6，改變?nèi)芤褐械牧蛩岣x子濃度及共聚物防垢劑的加量，水浴恒溫(50士 1°C )Mh，通過(guò)上述方法檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響，其結(jié)果見(jiàn)圖1，從圖1可知，隨著溶液中SO/—濃度的增加，聚合物的防垢效果在明顯下降。其原因是硫酸根離子濃度的增大使得溶液中生成BaS04、SrSO4沉淀的速度加快，而使聚合物的防垢效果急劇下降。上述檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，能準(zhǔn)確檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響，且操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)成本低、利于推廣。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)分別取Sr2+溶液至于瓶中，并加入防垢劑溶液后搖勻；(b)向搖勻后的溶液中分別加入硫酸根離子濃度不同的SO/—溶液，水浴恒溫M小時(shí)；(c)冷卻至室溫，靜置一定時(shí)間，取上部份清液；(d)將所取清液通過(guò)重量分析法，得到防垢劑的防垢率，進(jìn)而檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，其特征在于，所述步驟(a)中，Sr2+溶液為Sr S04。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，其特征在于，所述步驟(a)中，Sr2+溶液中Sr2+的含量為12. 16g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，其特征在于，所述步驟(b)中，含SO/—溶液為Na2SO4溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法，其特征在于，所述步驟(b)中，Na2SO4溶液中Na2SO4的含量為7. 72g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法。該檢測(cè)溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率影響的方法包括分別向Sr2+溶液中加入防垢溶液、再加入SO42-含量不同的SO42-溶液并恒溫、冷卻至室溫并取上部分清液、分析所取清液得到防垢劑的防垢率等步驟。本發(fā)明能準(zhǔn)確檢測(cè)出溶液中硫酸根離子濃度對(duì)防垢率的影響，且操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)成本低、利于推廣。
文檔編號(hào)G01N5/00GK102455268SQ20101054933
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者袁俊海 申請(qǐng)人:袁俊海