專利名稱：一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法。
背景技術(shù)：
在原油的開采過程中，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； 稠油開采注高溫?zé)崴?，高溫?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。針對油田的各種結(jié)垢狀況，有兩類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)的簡單、有效、方便、 經(jīng)濟(jì)的方法。因此各油田都針對各自的區(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。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，使原來以離子狀態(tài)存在于水溶液中的無機(jī)鹽達(dá)到過飽和狀態(tài)，超過了他們的溶解度而結(jié)晶出來成垢。在以上幾種易結(jié)垢鹽中，無論在什么溫度下，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，隨著沉淀過程動(dòng)力學(xué)、成垢預(yù)測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，對無機(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。(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-自解脫膜假說聚丙烯酸類阻垢劑能在金屬傳熱表面上形成一種與無機(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傳熱面。由于這種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長受到抑制。(5)雙電層作用機(jī)理對于有機(jī)膦酸類防垢劑的防垢機(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阻垢作用的認(rèn)識水平，由于它們都帶有不同程度的推測，因而人們在對具體結(jié)垢問題進(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)前人們對阻垢機(jī)理的認(rèn)識還相當(dāng)籠統(tǒng)。由于結(jié)垢本身是一個(gè)復(fù)雜的過程， 阻垢劑的介入使該過程變得更加復(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防垢率的影響，急需設(shè)計(jì)出一種能檢測溶液中硫酸根離子濃度對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，提供一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，該方法能準(zhǔn)確檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響，且操作簡單，檢測成本低、利于推廣。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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)將所取清液通過重量分析法，得到防垢劑的防垢率，進(jìn)而檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響。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)確檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響，且操作簡單，檢測成本低、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，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及的一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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)將所取清液通過重量分析法，得到防垢劑的防垢率，進(jìn)而檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響。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，通過上述方法檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響，其結(jié)果見圖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。上述檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，能準(zhǔn)確檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響，且操作簡單，檢測成本低、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)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、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
1.一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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)將所取清液通過重量分析法，得到防垢劑的防垢率，進(jìn)而檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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所述的一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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所述的一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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所述的一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法，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)明公開了一種檢測溶液中硫酸根離子濃度對防垢率影響的方法。該檢測溶液中硫酸根離子濃度對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)確檢測出溶液中硫酸根離子濃度對防垢率的影響，且操作簡單，檢測成本低、利于推廣。
文檔編號G01N5/00GK102455268SQ20101054933
公開日2012年5月16日 申請日期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 申請人:袁俊海