阅读说明：本技术 一种定点式自放热清蜡球及其制备工艺 (Fixed-point self-heat-release paraffin removal ball and preparation process thereof ) 是由 牛梦龙 牛红博 燕永利 尹丰丰 蔡雨秀 姜选选 史松 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：一种定点式自放热清蜡球及其制备工艺,按质量份数计,包括明胶10-20份,聚丙烯酰胺10-20份,发热剂50-60份,缓速剂3-5份,有机酸催化剂10-15份以及助溶剂15-25份。本发明的清蜡体系是清蜡物质与油管里的水发生化学反应,产生的热量直接扩散到沉积在油管中的石蜡上,散失到地层的热量极少,因此可以避免热油洗井清蜡导致的热量损失,热效率很高。由于清蜡球配方中的所有物质都为水溶性,当清蜡球在油水混合物中溶解时,不会对原油的性质产生影响,对原油的后续加工不会产生影响。(A fixed-point self-heat-release paraffin removal ball and a preparation process thereof comprise, by mass, 10-20 parts of gelatin, 10-20 parts of polyacrylamide, 50-60 parts of a heating agent, 3-5 parts of a retarder, 10-15 parts of an organic acid catalyst and 15-25 parts of a cosolvent. The paraffin removal system of the invention is characterized in that the paraffin removal substance and water in the oil pipe are subjected to chemical reaction, the generated heat is directly diffused to paraffin deposited in the oil pipe, and the heat dissipated to the stratum is very little, so that the heat loss caused by the wax removal of the hot oil well-flushing can be avoided, and the heat efficiency is very high. Because all substances in the paraffin removal ball formula are water-soluble, when the paraffin removal ball is dissolved in an oil-water mixture, the properties of the crude oil cannot be influenced, and the subsequent processing of the crude oil cannot be influenced.)

一种定点式自放热清蜡球及其制备工艺

技术领域

本发明属于原油生产技术领域，涉及一种定点式自放热清蜡球及其制备工艺。

背景技术

原油在集输过程中，因种种原因造成油温下降，当降至浊点时，蜡晶开始析出并吸附在管壁上，由于结蜡与熔蜡温度的不可逆性，日积月累使输油管径逐渐缩小，外输管线结蜡非常严重，导致外输泵压上升，日输能力下降，直接威肋着原油生产。因此，清除管线内壁结蜡，保证正常生产，提高外输能力已到了刻不容缓的地步。为清除管道结蜡，人们采取了许多方法，如利用防蜡剂、热洗清蜡、微生物清防蜡技术、机械除蜡和通化学球清蜡，其中采用通化学球清蜡则是一种简便易行行之有效的好方法。但是现有技术中，其缺陷有三；一是现有技术中清蜡球在管道的运行过程中被卡住，导致原油流动阻力增大，甚至堵塞管道，且无法确定清蜡球的具***置给予除蜡，给生产造成困难；二是为清除管道结蜡，人们采取了热洗清蜡的方法，但热洗清蜡需要分批次加入热洗剂，费时费力；三是热洗清蜡时，往往热效率低，热量损失严重。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种定点式自放热清蜡球及其制备工艺，清蜡球是一次性投入，可以避免热洗清蜡中的分批次投入，从而节约人力物力；清蜡球热效率高，产生的热量直接扩散到沉积在油管中的石蜡上，散失到地层的热量极少，因此可以避免热油洗井清蜡导致的热量损失，热效率很高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种定点式自放热清蜡球，按质量份数计，包括明胶10-20份，聚丙烯酰胺10-20份，发热剂50-60份，缓速剂3-5份以及有机酸催化剂10-15份。

本发明进一步的改进在于，发热剂按质量份数计，包括氯化铵25-30份和亚硝酸钠25-30份，或发热剂按质量份数计，包括氯化铵25-30份和亚硝酸钾25-30份。

本发明进一步的改进在于，缓速剂为碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸钾与碳酸氢钾的一种；有机酸催化剂为草酸、柠檬酸、酒石酸的一种。

本发明进一步的改进在于，助溶剂为柠檬酸钠钠和碳酸氢钠的混合物；该清蜡球还包括着色剂，按质量份数计，明胶为10-15份时，着色剂为1份。

本发明进一步的改进在于，助溶剂按质量份数计，包括柠檬酸5-10份以及碳酸氢钠10-15份。

本发明进一步的改进在于，按质量份数计，清蜡球还包括15-25份助溶剂。

本发明进一步的改进在于，该清蜡球包括明胶10-20份，聚丙烯酰胺10-20份，氯化铵25-30份，亚硝酸钠25-30份，醋酸钠2-5份，草酸10-15份，柠檬酸钠5-10份以及碳酸氢钠10-15份。

一种定点式自放热清蜡球的制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将发热剂50-60份，缓速剂3-5份以及有机酸催化剂10-15份混合均匀，压制成型，得到球状物；

将10-20份的明胶加热熔化后与10-20份聚丙烯酰胺混合均匀，然后加入水搅拌10-15min得到混合物；明胶与水的比为(10-20)g：(10-15)mL；

2)将球状物放入到混合物中，混合物包裹在小球的表面，形成外层，采用带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。

本发明进一步的改进在于，球状物的直径为35-38mm。

本发明进一步的改进在于，外层的厚度为5-6mm。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1.选用的自放热体系放热量大，热效率高。选用的自放热体系是自加速反应，相较于现有过氧化氢生热体系和多羟基醛氧化生热体系，本发明的发热量大。这种清蜡体系是清蜡物质与油管里的水发生化学反应，产生的热量直接扩散到沉积在油管中的石蜡上，散失到地层的热量极少，因此可以避免热油洗井清蜡导致的热量损失，热效率很高。

2.高效节能，可以节约电能和热能。该反应是自放热反应，这使得该体系不需要其他热源的激发，可以脱离蒸汽注入等加热方法，单独使用。

3.优良的环保性能，化学剂与及其生成物均安全环保，无毒，无味，易处理。由于清蜡球配方中的所有物质都为水溶性，当清蜡球在油水混合物中溶解时，不会对原油的性质产生影响，对原油的后续加工不会产生影响。

附图说明

图1为实施例1的清蜡球的放热性能。

图2为实施例2的清蜡球的放热性能。

图3为实施例3的清蜡球的放热性能。

图4为实施例4的清蜡球的放热性能。

图5为实施例1的清蜡球在不同水流压力下的放热性能。

图6为实施例2的清蜡球在不同水流压力下的放热性能。

图7为实施例3的清蜡球在不同水流压力下的放热性能。

图8为实施例4的清蜡球在不同水流压力下的放热性能。

图9为实施例4制备的定点式自放热清蜡球结构示意图。

图10为室内模拟装置示意图。

图中，1-油槽，2-抽油泵，3-结蜡管，4-壳体。

具体实施方式

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种定点式自放热清蜡球配方及其制备工艺，以下将在几个不同方面对该种清蜡球进行说明。

本发明中的清蜡球为一种实心球体，该清蜡球，按重量份数计，包括明胶10-20份，聚丙烯酰胺10-20份，发热剂50-60份，缓速剂3-5份，有机酸催化剂10-15份以及助溶剂15-25份。

优选的，发热剂按质量份数计，包括氯化铵25-30份和亚硝酸盐25-30份。

所述亚硝酸盐为亚硝酸钠与亚硝酸钾中的一种。亚硝酸盐优选为亚硝酸钠。

助溶剂为柠檬酸钠和碳酸氢钠的混合物。

优选的，助溶剂按重量份数计，包括柠檬酸钠5-10份以及碳酸氢钠10-15份。

所述有机酸催化剂为草酸、柠檬酸、酒石酸中的一种。

优选的，有机酸催化剂为草酸。

所述缓速剂为碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸氢钾与碳酸钾中的一种。

优选的，缓速剂按为醋酸钠。

优选的，所述清蜡球，按重量份数计，包括明胶10-20份，聚丙烯酰胺10-20份，氯化铵25-30份，亚硝酸钠25-30份，醋酸钠2-5份，草酸10-15份，柠檬酸钠5-10份以及碳酸氢钠10-15份。

所述清蜡球主要有两部分构成：

1)对于清蜡球外层，所述清蜡球外层成分为聚丙烯酰胺作为清蜡球外壳的主要成分，明胶作为聚丙烯酰胺的成型助剂，其作用为使清蜡球容易成型，提高清蜡球的机械性能，并能使清蜡球一定的溶解软化作用；所述清蜡球外壳成分是完全能够溶解于水相，并且不会污染原油，同时，其所述外壳成分聚丙烯酰胺也是油田污水处理所添加的絮凝成分。优选地，所述清蜡球外层厚度约为5-6mm；所述清蜡球表面设置有液压受力槽，所述液压受力槽为圆形凹槽，优选地，其直径为6-10mm；优选地，其深度为3-5mm；所述液压受力槽作用为当输油管道发生堵蜡时，液压受力槽作为油水混合物水流压力的承受点，为清蜡球提供水环境。此处输油管线中油水混合物的水为反应的引发剂，使清蜡球遇水后迅速发生自发热反应。

待外层冷却未成型时，用带凹槽的球型模具压制而成，其作用为清蜡球提供水环境。

2)对于清蜡球内部，其内核为实心球体，直径为35-38mm；

所述清蜡球有内核成分包括发热剂，有机酸催化剂，缓速剂，助溶剂；

所述发热剂为亚硝酸钠与氯化铵的混合物，其主要作用为当两者的混合物与原油中的水接触时，会自发产生反应发出大量的热，加速输油管壁油蜡的溶解；

所述清蜡球有机酸催化剂为草酸，其主要的作用为控制引发体系产热；

所述缓速剂为醋酸钠，其主要作用为控制引发时间；

所述助溶剂为碳酸氢钠和柠檬酸钠，其主要作用为加快清蜡球的溶解速率；

优选地，该清蜡球还包括着色剂，着色剂为天然无毒水溶性着色剂，不会污染原油。作为清蜡球染色剂，其主要作用为区分不同放热性能的清蜡球。按重量份数计，当明胶为10-15份时，着色剂为1份。

所述清蜡球内部反应产生的气体为惰性气体氮气，不会对原有管道产生腐蚀，产生的气流可增强原油的流动性。所述放热剂不会污染原油，并且放热剂发生反应后生成的氯化钠和水能够完全溶解于水相，也对原油无污染。

2、所述清蜡球制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将氯化铵25-30份，亚硝酸钠25-30份，醋酸钠2-5份，草酸10-15份，柠檬酸钠5-10份以及碳酸氢钠10-15份，混合均匀，用球形模具直径为24-30mm压制成型，得到小球。

2)将10-20份的明胶采用40-50℃高温加热熔化，然后与10-20份聚丙烯酰胺混合均匀后，加入10-15mL水搅拌均匀，边加热边搅拌，搅拌速度为500-600r/min，搅拌时间为10-15min，使其变得粘稠呈一定的流动状态，得到混合物。

3)将制备好的小球放入到混合物中，用明胶与聚丙烯酰胺的混合物包裹在小球的表面，形成外层，待外层物质冷却后，状态呈半固化状态时便于成型时实现包裹，并且外层的厚度为5-6mm，采用直径为45-50mm带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。

下面将结合不同的配方针对于不同高含水率和高含油率的原油对本发明作进一步详细说明

当输油管道遇到清蜡球遇到管道中的水后发热，引起局部高温，使沉积在输油管道中的蜡快速溶解，进而达到定点除蜡的效果。所述清蜡球可以根据输油管线的卡蜡管长度，来选择一定量的清蜡球对其进行定点除蜡；所述清蜡球是一次性投入，可以避免热洗清蜡中的分批次投入，从而节约人力物力；清蜡球热效率高，产生的热量直接扩散到沉积在油管中的石蜡上，散失到地层的热量极少，因此可以避免热油洗井清蜡导致的热量损失，热效率很高。

实施例1-实施例4的数据见表1。

实施例1

针对含水率大于80％的原油，本发明提供了一种定点式自放热清蜡球的配方，所述内部成分包括，所述发热剂包括氯化铵盐和亚硝酸钠，所述有机酸催化剂为草酸，所述缓速剂为醋酸钠。

所述清蜡球的制备方法包括：

步骤一，根据表1中配方将氯化铵盐、亚硝酸钠、草酸和醋酸钠粉末混合后制备成直径为35-38mm的小球。

步骤二，将明胶采用40-50℃水浴加热熔化，与聚丙烯酰胺混合均匀，加入水搅拌均匀，加热的同时进行搅拌，待其变得粘稠呈一定的流动状态之后，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为15min，将制备好的小球用明胶与聚丙烯酰胺的混合物包裹在小球外面，形成外层，外层厚度为5-6mm；明胶与水的比为20g：15mL；

步骤三，采用直径为45-50mm带有圆形凹孔的球形模具将其挤压冷却成型，得到清蜡球。

实施例2

针对含水率大于80％的原油，本发明提供了一种定点式自放热清蜡球的配方，所述配方中含助溶剂，所述助溶剂为碳酸氢钠和柠檬酸钠。所述内部配方包括，所述发热剂包括氯化铵盐和亚硝酸钠，所述有机酸催化剂为草酸，所述缓速剂为醋酸钠。

所述清蜡球的制备方法步骤包括：

步骤一，根据表1中的配方按照一定的比重称取一定质量的药品，将氯化铵盐、亚硝酸钠、草酸和醋酸钠粉末混合后制备成直径为35-38mm的小球。

步骤二，将明胶采用40-50℃水浴加热熔化，于聚丙烯酰胺混合均匀，加入水搅拌均匀，加热的同时进行搅拌，待其变得粘稠呈一定的流动状态之后，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为10min，将制备好的小球用明胶与聚丙烯酰胺的混合物包裹在小球外面，形成外层，外层厚度为5-6mm；明胶与水的比为10g：10mL；

步骤三，采用直径为45-50mm带有圆形凹槽的球形模具将其挤压冷却成型。

实施例3

针对含油率在70-75％的原油，本发明提供了一种定点式自放热清蜡球的配方，所述内部配方包括，所述发热剂包括氯化铵盐和亚硝酸钠，所述有机酸催化剂为草酸，所述缓速剂为醋酸钠。

所述清蜡球的制备方法步骤包括：

步骤一，根据表1中的配方按照一定的比重称取一定质量的药品，将氯化铵盐、亚硝酸钠、草酸和醋酸钠粉末混合后制备成直径为35-38mm的小球。

步骤二，将明胶采用40-50℃水浴加热熔化，于聚丙烯酰胺混合均匀，加入水搅拌均匀，加热的同时进行搅拌，待其变得粘稠呈一定的流动状态之后，搅拌速度为550r/min，搅拌时间为12min，将制备好的小球用明胶与聚丙烯酰胺的混合物包裹在小球外面，形成外层，外层其厚度为5-6mm；明胶与水的比为18g：15mL；

步骤三，采用直径为45-50mm带有圆形凹槽的球形模具将其挤压冷却成型。

实施例4

针对含油率在70-75％的原油，本发明提供了一种定点式自放热清蜡球的配方，所述配方中含有助溶剂，所述助溶剂为柠檬酸钠和碳酸氢钠，所述内部配方包括，所述发热剂包括氯化铵盐和亚硝酸钠，所述有机酸催化剂为草酸，所述缓速剂为醋酸钠。

所述清蜡球的制备方法步骤包括：

步骤一，根据表1中的配方按照一定的比重称取一定质量的药品，将氯化铵盐、亚硝酸钠、草酸和醋酸钠粉末混合后制备成直径为35-38mm的小球。

步骤二，将明胶采用40-50℃水浴加热熔化，于聚丙烯酰胺混合均匀，加入水搅拌均匀，加热的同时进行搅拌，待其变得粘稠呈一定的流动状态之后，搅拌速度为520r/min，搅拌时间为13min，将制备好的小球用明胶与聚丙烯酰胺的混合物包裹在小球外面，形成外层，外层厚度为5-6mm；明胶与水的比为12g：10mL；

步骤三，采用直径为45-50mm带有圆形凹槽的球形模具将其挤压冷却成型。

表1实施例1-4清蜡球加工参数表(份数为质量份数)

参见图9，该实施例制备的清蜡球的内核直径为37mm，外层厚度为5mm，清蜡球的表面有32个液压受力槽，受力槽为圆形凹槽，直径为6mm，深度为3mm。

性能测试

机械性能评价：清蜡球的机械强度采用10t试验机测定，测试压力：1Mpa和2Mpa(输油管线压力为0.8Mpa～1.6Mpa)，观察清蜡球表面是否完整，结果如表2所示表2清蜡球机械性能测试结果

压力	实施例1	实施例2	实施例3
				1Mpa	合格	合格	合格
2Mpa	合格	合格	合格

高含水率和高含油率下清蜡球放热性能评价：

1.本发明提供一套室内模拟装置，如图10所示，所述装置包括设置在壳体4内的抽油泵2，结蜡管3以及油槽1。油槽1出口与抽油泵2一端相连，抽油泵2另一端与结蜡管3一端相连，结蜡管3另一端与油槽1入口相连。所述模拟装置其作用在于展开模拟清蜡球自定点除蜡过程。所述抽油泵作用在于提供动力、所述结蜡管作用在于模拟输油管道蜡堵现象、所述油桶作用在于提供以及回收油水混合物。所述装置形成一个循环系统，利用抽油泵将油水混合物从油桶输送至结蜡管，投入制备好的清蜡球，观察其在管线结蜡处的除蜡情况，在输油管线尾处，回收油水混合物，使其经过结蜡管后再次返回油桶后使用。

步骤包括：

(1)根据实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，制备清蜡球，将根据实例1中清蜡球配方制成的清蜡球放入结蜡管中。

(2)将清蜡球放入油桶模拟清蜡球在输油管线中的正常流动情况，打开抽油泵调节油水混合物流速至为0.3-0.5m/s，使清蜡球在油水混合物的冲刷下输送至管道结蜡处，进行定点除蜡。同时，开启秒表，用秒表记录清蜡球放热溶解时间。

(3)对于结蜡管中的清蜡球，每隔1-2min监测清蜡球的放热量，等待清蜡球放热完全后，以得到清蜡球的放热性能评价。

(4)当清蜡球放热完全时，停止实验。其余实施例2-4制备的清蜡球与清蜡球a相同进行实验。

清蜡球测试结果如图1、图2、图3和图4所示。由图1、图2、图3和图4可知，原油含水率高，清蜡球发热量高；原油含油率高，清蜡球放热量低。若清蜡球配方中添加助溶剂，则清蜡球溶解速率快，放热迅速。

不同水流压力下的清蜡球放热性能评价：

其所述清蜡球在含水率高的原油中，在到达结蜡管卡管后会在10-20min后放热，在含油率高的原油中，在到达结蜡管卡管后会在20-30min后放热。本发明检测了清蜡球在承受不同的水流压力时的放热量，优选地，其所述水流压力0.05MPa，0.10MPa，0.20MPa。由图5、图6、图7和图8可知，清蜡球在不同的水流压力下，溶解能力不同，并且水流压力越大，清蜡球溶解的越快。

实施例5

一种定点式自放热清蜡球的制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将氯化铵25份，亚硝酸钠30份，缓速剂3份，有机酸催化剂12份、柠檬酸钠5份以及碳酸氢钠15份，混合均匀，压制成型，得到直径为35mm的球状物；

将10份的明胶加热熔化后与15份聚丙烯酰胺混合均匀，然后加入水加热至40℃，550r/min下搅拌10-15min得到混合物；明胶与水的比为10g：10mL；

其中，缓速剂为碳酸氢钠。有机酸催化剂为草酸。

2)将球状物放入到混合物中，混合物包裹在小球的表面，形成厚度为5mm的外层，采用带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。

实施例6

一种定点式自放热清蜡球的制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将氯化铵30份，亚硝酸钾27份，缓速剂4份，有机酸催化剂15份、柠檬酸钠7份以及碳酸氢钠10份，混合均匀，压制成型，得到直径为36mm的球状物；

将15份的明胶加热熔化后与20份聚丙烯酰胺、1份着色剂混合均匀，然后加入水加热至50℃，550r/min下搅拌10-15min得到混合物；明胶与水的比为15g：13mL；

其中，缓速剂为醋酸钠。有机酸催化剂为柠檬酸。

2)将球状物放入到混合物中，混合物包裹在小球的表面，形成厚度为5mm的外层，采用带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。

实施例7

一种定点式自放热清蜡球的制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将氯化铵28份，亚硝酸钠25份，缓速剂5份，有机酸催化剂10份、柠檬酸钠10份以及碳酸氢钠13份，混合均匀，压制成型，得到直径为37mm的球状物；

将20份的明胶加热熔化后与10份聚丙烯酰胺混合均匀，然后加入水加热至45℃，600r/min下搅拌10-15min得到混合物；明胶与水的比为20g：15mL；

2)将球状物放入到混合物中，混合物包裹在小球的表面，形成厚度为6mm的外层，采用带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。

缓速剂为碳酸氢钾。有机酸催化剂为酒石酸。

实施例8

一种定点式自放热清蜡球的制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将氯化铵28份，亚硝酸钠25份，缓速剂3份，有机酸催化剂14份、柠檬酸钠8份以及碳酸氢钠12份，混合均匀，压制成型，得到直径为35mm的球状物；

将12份的明胶加热熔化后与18份聚丙烯酰胺混合均匀，然后加入水加热至50℃，500r/min下搅拌10-15min得到混合物；明胶与水的比为12g：10mL；

其中，缓速剂为醋酸钠。有机酸催化剂为酒石酸。

2)将球状物放入到混合物中，混合物包裹在小球的表面，形成厚度为5mm的外层，采用带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。

实施例9

一种定点式自放热清蜡球的制备工艺，包括以下步骤：

1)按质量份数计，将氯化铵28份，亚硝酸钠25份，缓速剂5份，有机酸催化剂15份、柠檬酸钠9份以及碳酸氢钠11份，混合均匀，压制成型，得到直径为38mm的球状物；

将17份的明胶加热熔化后与13份聚丙烯酰胺、1份着色剂混合均匀，然后加入水加热下搅拌10-15min得到混合物；明胶与水的比为17g：11mL；

其中，缓速剂为碳酸钾。有机酸催化剂为酒石酸。

2)将球状物放入到混合物中，混合物包裹在小球的表面，形成厚度为6mm的外层，采用带有圆形凹槽的球形模具挤压冷却成型，得到清蜡球。