專利名稱：一種具有防蠟功能的特種合金及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別提供了一種具有防蠟功能的特種合金及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
原油中一般都含有蠟，我國有許多含蠟量很高的油田。在采油作業(yè)時,原油從地下到地面的過程中由于溫度不斷降低，原油中的蠟在溫度達(dá)到析蠟點(diǎn)(一般在40°C左右)后會析出并在抽油桿和管壁上凝結(jié)，最終導(dǎo)致抽油作業(yè)停止，必須通過“洗井”除去凝固的蠟才能繼續(xù)抽油，因此，清防蠟成為原油生產(chǎn)的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。洗井最常 用的方法是熱洗或化學(xué)清蠟，以上方法固然有效，但必需停止采油作業(yè)并經(jīng)歷數(shù)天的排水期后才能重新開始抽油作業(yè)，同時有大量化學(xué)物質(zhì)的排放，嚴(yán)重影響了原油生產(chǎn)效率，而且污染環(huán)境。在原油生產(chǎn)的地面系統(tǒng)(輸油管道和原油處理系統(tǒng))中也存在同樣的清防蠟問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有抑制原油中蠟的析出和團(tuán)聚功能的新型防蠟合金及其應(yīng)用，該合金具有特殊的電化學(xué)活性，可有效抑制原油中蠟的析出、沉淀和團(tuán)聚，可用于油田井下的防蠟處理。本發(fā)明提供的一種具有防蠟功能的特種合金，其特征在于所述的特種合金包含有以下組成元素(重量百分比wt%):Cu 65 95，Ni 3 30，Co I. O 5. 0，RE O. I O. 5，其中，RE為稀土元素,所述的稀土元素具體為La、Ce、Pr、Nd、Gd之一或其組合。作為優(yōu)選內(nèi)容，所述的特種合金中還可以含有下述組成元素一種或多種(重量百分比wt%):Ti O. 2 O. 5，B O. 03 O. 10。本發(fā)明提供的具有防蠟功能的特種合金，其具體的制備方法如下采用真空感應(yīng)爐在常壓、真空或Ar氣氛保護(hù)下熔煉，采用常壓或真空澆注，錠模充分預(yù)熱至適當(dāng)溫度以確保合金有均勻的宏觀組織和微觀結(jié)構(gòu)；然后經(jīng)鍛造、軋制、拔絲后制成絲材；或在熔煉制成母合金后采用霧化制粉技術(shù)制成顆粒度為微米級的合金粉。本發(fā)明提供的具有防蠟功能的特種合金在應(yīng)用時，合金絲材用火焰噴涂，合金粉用等離子體或其它噴涂技術(shù)，將合金粉噴涂在制作防蠟工具的鋼或其它金屬材料的表面，形成高活性的表面防蠟合金層，厚度O. I 30微米。本發(fā)明所述的防蠟合金是利用合金與原油中石蠟的電負(fù)性差，使合金在合金-原油系統(tǒng)中具有靜電催化活性，能夠改變從其表面流過的原油中石蠟分子的靜電位和極性，使原油中析出的蠟處于分散的懸浮狀態(tài)，避免蠟在管路和器壁的塊狀凝結(jié)，使蠟隨原油液體流出，達(dá)到防蠟的目的，適用于抽油井、自噴井等各類油井及油田地面原油輸運(yùn)系統(tǒng)。本發(fā)明提供的具有防蠟功能的特種合金，是通過電化學(xué)作用改變蠟分子的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)而改變蠟晶的團(tuán)聚行為，有效抑制和減緩蠟的凝結(jié)成塊，促使析出的蠟以微小晶體形態(tài)懸浮在液體中并隨液體流動，因此，有效防止和延緩蠟在管壁、抽油桿上的凝結(jié)，從而延長油井的洗井作業(yè)周期。防蠟合金作為一種原油生產(chǎn)清防蠟新技術(shù)的應(yīng)用，除提高原油生產(chǎn)效率外，還避免了熱洗/化學(xué)洗井導(dǎo)致的污染，具有明顯的社會和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；防蠟特種合金是一種新型功能材料，其對原油組分的電化學(xué)催化作用和改變蠟的沉淀團(tuán)聚行為的特殊功能，對研究金屬材料與液體的交互作用和發(fā)展新型功能材料，具有良好的學(xué)科研究價(jià)值和發(fā)展前景。本發(fā)明提供的具有防蠟功能的特種合金，還具有如下優(yōu)點(diǎn)
(O防蠟原油與特種合金作用后，原油中的蠟在溫度降低時的析出速率顯著降低，肉眼觀察到的析出量明顯減少；
(2)提高原油生產(chǎn)效率與使用機(jī)械的或物理的清防蠟方法相比，使用防蠟特種合金用于油井防蠟，可以大幅延長清垢周期，大幅減少停止抽油作業(yè)的時間；
(3)環(huán)保與常用的化學(xué)除蠟方法相比，油井使用防蠟合金防蠟，避免了有害物質(zhì)的排
放； (4)價(jià)廉防蠟合金只起催化作用，可以長期使用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
一種具有防蠟功能的特種合金，合金的成分如下表所示(重量百分比Wt%)
CtT [Ni [Co [Gd 88! O |l0. 5 | ·θ|θ·5
具體的制備方法如下采用真空感應(yīng)爐在常壓下熔煉，采用常壓澆注，經(jīng)鍛造、軋制、拔絲后制成Φ2的絲材；用不銹鋼制成防蠟工具，防蠟工具由多孔內(nèi)筒和無孔外筒組合而成，用火焰噴涂把合金噴涂在內(nèi)筒的內(nèi)表面和外表面及外筒的內(nèi)表面，厚度22微米。原油流入內(nèi)筒后噴射進(jìn)入外筒進(jìn)入抽油管路，在此期間原油與合金表面層充分作用。 油井深度1100米，油井產(chǎn)液量5. 8噸/天，產(chǎn)油量2. 3噸/天，含水率60%，蠟含量14. 5%，原采用熱洗清蠟，熱洗周期35天，采用防蠟合金制成的油田井下防蠟工具后清蠟周期延長至274天，防蠟效果顯著。實(shí)施例2
一種具有防蠟功能的特種合金，合金的成分如下表所示丨重量百分比wt%)
Cu [Ni |Co |Ti |Pr+Nd IB 71. 0 丨25· 4 丨2· 8丨0· 3丨0· 4 |θ· I
具體的制備方法如下采用真空感應(yīng)爐在真空下熔煉，采用真空澆注，經(jīng)鍛造、軋制、拔
絲后制成Φ2的絲材；用不銹鋼制成防蠟工具，防蠟工具由多孔內(nèi)筒和無孔外筒組合而成，
用火焰噴涂把合金噴涂在內(nèi)筒的內(nèi)表面和外表面及外筒的內(nèi)表面，厚度16微米。原油流入
內(nèi)筒后噴射進(jìn)入外筒進(jìn)入抽油管路，在此期間原油與合金表面層充分作用。油井深度約1500米，油井產(chǎn)液量7. 8噸/天，產(chǎn)油I. 7噸/天，含水率78%，含蠟量21. 1%，原采用熱洗清蠟，熱洗周期35天，采用防蠟合金制成的油田井下防蠟工具后清蠟周期延長至234天，防蠟效果顯著。實(shí)施例3
一種具有防蠟功能的特種合金，合金的成分如下表所示(重量百分比wt%)
Cu [Ni |Co |Ti |La+Ce 91. 0 丨7· θ| · I |θ· 4丨0· 5
具體的制備方法如下采用真空感應(yīng)爐在Ar氣保護(hù)下熔煉，采用常壓澆注，粉碎后成為母合金。用霧化設(shè)備制成微米級合金粉。用不銹鋼制成防蠟工具，防蠟工具由多孔內(nèi)筒和無孔外筒組合而成，用等離子體噴涂把合金粉噴涂在內(nèi)筒的內(nèi)表面和外表面及外筒的內(nèi)表面，厚度19微米。原油流入內(nèi)筒后噴射進(jìn)入外筒進(jìn)入抽油管路，在此期間原油與合金表面層充分作用。
油井深度1100米，油井產(chǎn)液量5. 8噸/天，產(chǎn)油量2. 3噸/天，含水率60%，蠟含量14. 5%，原采用熱洗清蠟，熱洗周期35天，采用合金工具后清蠟周期延長至274天，防蠟效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種具有防蠟功能的特種合金，其特征在于所述的特種合金包含有以下組成元素(重量百分比 wt%):Cu 65 95，Ni 3 30，Co I. O 5. 0，RE O. I O. 5，其中，RE 為稀土元素。
2.按照權(quán)利要求I所述的具有防蠟功能的特種合金，其特征在于所述的稀土元素為La、Ce、Pr、Nd、Gd 之一或其組合。
3.按照權(quán)利要求I所述的具有防蠟功能的特種合金，其特征在于所述的特種合金中還含有下述組成元素的一種或多種(重量百分比wt%) Ti O. 2 O. 5，B O. 03 O. 10。
4.按照權(quán)利要求I 3之一所述的具有防蠟功能的特種合金，其特征在于將特種合金用等離子體或噴涂技術(shù)噴涂在制作防蠟工具的材料表面，形成高活性的表面防蠟合金層。
5.按照權(quán)利要求4所述的具有防蠟功能的特種合金的應(yīng)用，其特征在于所述的表面防蠟合金層厚度為O. I 30微米。
6.一種按照權(quán)利要求I 3之一所述的具有防蠟功能的特種合金，其特征在于所述的特種合金用于抽油井、自噴井各類油井及油田地面原油輸運(yùn)系統(tǒng)。
全文摘要
一種具有防蠟功能的特種合金，其特征在于所述的特種合金包含有以下組成元素(重量百分比wt%)Cu65～95，Ni3～30，Co1.0～5.0，RE0.1～0.5，其中，RE為稀土元素；該特種合金作為一種原油生產(chǎn)清防蠟新技術(shù)的應(yīng)用，除提高原油生產(chǎn)效率外，還避免了熱洗/化學(xué)洗井導(dǎo)致的污染，具有明顯的社會和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；防蠟特種合金是一種新型功能材料，其對原油組分的電化學(xué)催化作用和改變蠟的沉淀團(tuán)聚行為的特殊功能，對研究金屬材料與液體的交互作用和發(fā)展新型功能材料，具有良好的學(xué)科研究價(jià)值和發(fā)展前景。
文檔編號C23C4/08GK102719697SQ20111007934
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者呂曼棋, 張海峰, 胡壯麒 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所