阅读说明：本技术 一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法 (Evaluation method for calcium carbonate scale inhibition performance of oil well shaft capsule scale inhibition particles ) 是由 刘爱华 周志平 李琼玮 苑慧莹 刘宁 姜毅 董俊 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法,通过模拟油田地层水的组成,在模拟地层条件下分别测定加入胶囊阻垢颗粒待测样中钙离子浓度、不加胶囊阻垢颗粒的待测样和不加胶囊阻垢颗粒和B溶液的空白待测样中的钙离子浓度,得到碳酸钙垢阻垢率。本发明通过沉淀法或scale结垢预测软件对A溶液与B溶液的混合比例进行确定,符合油田生产的实际情况,按照该比例评价出防垢剂可以用于整个井筒或者集输站点不同的开发时期,该方法更科学的指导油井井筒胶囊阻垢颗粒加注工艺,方法操作简单、对检测人员要求低、检测成本低、采油生产单位操作性强、利于推广。(The invention provides a method for evaluating the calcium carbonate scale inhibition performance of oil well shaft capsule scale inhibition particles, which comprises the steps of respectively measuring the calcium ion concentration in a sample to be measured in which the capsule scale inhibition particles are added, the calcium ion concentration in a sample to be measured in which the capsule scale inhibition particles are not added, the calcium ion concentration in a blank sample to be measured in which the capsule scale inhibition particles are not added and a solution B are not added under the condition of simulating a stratum, and obtaining the calcium carbonate scale inhibition rate. The method determines the mixing ratio of the solution A and the solution B through a precipitation method or scale scaling prediction software, accords with the actual situation of oil field production, evaluates that the antiscaling agent can be used in different development periods of the whole shaft or gathering and transportation sites according to the ratio, scientifically guides the oil well shaft capsule antiscaling particle filling process, and has the advantages of simple operation, low requirement on detection personnel, low detection cost, strong operability of oil production units and contribution to popularization.)

一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法

技术领域

本发明属于油田井筒化学阻垢技术领域，具体涉及一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法。

背景技术

当油田注入水富含HCO3^-，地层水富含Ca²⁺，由于二者的不配伍以及温度、压力等因素导致油井井筒产生大量的碳酸钙垢，造成油井射孔段堵塞、泵阀失灵、频繁检泵等，严重影响油田正常生产。

解决井筒结垢问题的传统做法是把液体阻垢剂从井口直接注入井下，但这些阻垢剂很快就随着采出液流走或是粘附在管壁上不能全部到达井底，需要连续频繁加注，给生产和管理带来诸多麻烦。

目前国内外油井也通过在井底口袋投加胶囊阻垢颗粒进行长效阻垢，该胶囊阻垢颗粒是以有机磷类化学阻垢剂为囊芯，通过吸附浸渍或胶结粘合或高温熔融等，用不同的囊壁材料包裹，挤压成颗粒状。但是目前，国内尚未发布有关油井井筒用胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能的评价方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，能科学的指导油井井筒胶囊阻垢颗粒加注工艺。

本发明提供的技术方案如下：

一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，包括以下步骤：

步骤1)测定油田地层水的矿化度、钙离子含量和碳酸氢根离子含量；

步骤2)配制A溶液：用无水氯化钙配制与油田地层水的钙离子含量相同的溶液，并加入氯化钠使A溶液与油田地层水的矿化度相同；

配制B溶液：用碳酸氢钠配制与油田地层水的碳酸氢根含量相同的溶液，并加入氯化钠使B溶液与油田地层水的矿化度相同；

步骤3)确定A溶液与B溶液混合比例；

步骤4)在锥形瓶中加入一定体积的A溶液，加入一定质量的胶囊阻垢颗粒C，成为A+C溶液，摇匀，模拟生产温度，恒温24小时同时搅拌，搅拌速度100-200r/min；其中，加入胶囊阻垢颗粒的有效浓度为c₁；

步骤5)根据步骤2)中确定的A溶液与B溶液混合比例，在锥形瓶中加入硼砂缓冲溶液后，再加入B溶液，成为pH为9的A+B+C溶液；

步骤6)将A+B+C溶液倒入专用锥形瓶摇匀，放入恒温烘箱或水浴锅，常压80℃恒温24h；

步骤7)取出专用锥形瓶放置到室温，取上清液过滤后作为待测液；

步骤8)取一定体积V₁待测液置于容器中，加入5.0mL氢氧化钾，再加入钙-羧酸指示剂试液2-3滴，用EDTA标准溶液滴定，溶液颜色由紫粉红色突变为亮蓝色即为终点，消耗EDTA标准溶液体积V₂，计算钙离子浓度c_加样；

步骤9)按照步骤4)-步骤8)做不加胶囊防垢颗粒C的待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₃；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C，计算钙离子浓度c_未加样；

按照步骤4)-步骤8)做空白待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₄；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C，B溶液用蒸馏水代替，计算钙离子浓度c_空白；

步骤10)根据钙离子浓度c_加样、钙离子浓度c_未加样和钙离子浓度c_空白计算得到碳酸钙垢阻垢率，当碳酸钙垢阻垢率不小于85％时，则评价胶囊阻垢颗粒C可有效阻垢。

步骤3)中所述A溶液与B溶液混合比例确定过程如下：

使用scale结垢预测软件，输入A溶液、B溶液中各离子含量，pH值、温度、压力，按照A溶液：B溶液体积比＝1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1进行结垢量的预测，其中结垢量最大时对应的混合比例就是A溶液与B溶液的混合比例。

步骤3)中所述A溶液与B溶液混合比例确定过程如下：

(1)分别配制50ml、100ml、150ml、200ml、250ml、300ml、350ml、400ml、450ml的A溶液；

(2)分别配制450ml、400ml、350ml、300ml、250ml、200ml、150ml、100ml、50ml的B溶液；

(3)在模拟油田地层的温度和压力下，按照A溶液和B溶液的对应次序分别混合，得到9组混合液；

(4)取若干张定量滤纸，进行烘干恒重，记录每张滤纸质量G1，将各混合液在定量滤纸中过滤，放置105度烘箱中烘干至恒重，记录质量为G2，计算各混合液中沉淀物的质量为G，其中G＝G2-G1，从9组混合液中选择沉淀质量最大的一组，确定为A溶液与B溶液的混合比例。

步骤4)中加入的胶囊阻垢颗粒C的质量通过加入胶囊阻垢颗粒的有效浓度c₁来确定，

c₁＝ν×c×1，

式中，c₁为加入胶囊阻垢颗粒的有效浓度，mg/L；v是胶囊阻垢颗粒C的平均释放速率，mg/L﹒d；c为胶囊阻垢颗粒C的有效包裹率，％；1是指反应时间1天，d。

步骤6)所述专用锥形瓶包括锥形瓶、胶塞和两根玻璃管，所述胶塞塞在锥形瓶口，所述两根玻璃管贯穿胶塞后深入锥形瓶内，其中，一根玻璃管在液面上，另一根玻璃管在液面下。

胶囊阻垢颗粒有效浓度为c₁时，钙离子浓度的计算公式如下：

式中，M为EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/L；V为滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，ml；V₁为待测液的体积，ml；c为钙离子浓度，mg/L。

所述碳酸钙垢阻垢率计算公式如下：

式中，c_加样为加胶囊阻垢颗粒后溶液中钙离子浓度，mg/L；c_未加样为未加胶囊阻垢颗粒后溶液中钙离子浓度，mg/L；c_空白为空白溶液中钙离子浓度，mg/L；x₃为碳酸钙垢阻垢率，％。

步骤7)中上清液用0.45um的醋酸纤维滤膜过滤。

在液面上的玻璃管距离液面的距离为3-4厘米。

所述两个玻璃管直径为10mm，长度为300mm。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，符合油田实际生产，能科学的指导油井井筒胶囊阻垢颗粒加注工艺，方法操作简单、对检测人员要求低、检测成本低、采油生产单位操作性强、利于推广。

通过沉淀法或scale结垢预测软件对A溶液与B溶液的混合比例进行确定，以符合油田生产的实际情况，按照该比例评价出防垢剂可以用于整个井筒或者集输站点不同的开发时期，该方法更科学指导油田防垢。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，作详细说明如下。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，包括以下步骤：

步骤1)测定油田地层水的矿化度、钙离子含量和碳酸氢根离子含量；

步骤2)配制A溶液：用无水氯化钙配制与油田地层水的钙离子含量相同的溶液，并加入氯化钠使A溶液与油田地层水的矿化度相同；

配制B溶液：用碳酸氢钠配制与油田地层水的碳酸氢根含量相同的溶液，并加入氯化钠使B溶液与油田地层水的矿化度相同；

步骤3)确定A溶液与B溶液混合比例；

步骤4)在锥形瓶中加入一定体积的A溶液，加入一定质量的胶囊阻垢颗粒C，成为A+C溶液，摇匀，模拟生产温度，恒温24小时同时搅拌，搅拌速度100-200r/min；其中，加入胶囊阻垢颗粒的有效浓度为c₁；

步骤5)根据步骤2)中确定的A溶液与B溶液混合比例，在锥形瓶中加入硼砂缓冲溶液后，再加入B溶液，成为pH为9的A+B+C溶液；

步骤6)将A+B+C溶液倒入专用锥形瓶摇匀，放入恒温烘箱或水浴锅，常压80℃恒温24h；

步骤7)取出专用锥形瓶放置到室温，取上清液过滤后作为待测液；

步骤8)取一定体积V₁待测液置于容器中，加入5.0mL氢氧化钾，再加入钙-羧酸指示剂试液2-3滴，用EDTA标准溶液滴定，溶液颜色由紫粉红色突变为亮蓝色即为终点，消耗EDTA标准溶液体积V₂，计算钙离子浓度c_加样；

步骤9)按照步骤4)—步骤8)做不加胶囊防垢颗粒C的待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₃，计算钙离子浓度c_未加样；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C；

按照步骤4)—步骤8)做空白待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₄，计算钙离子浓度c_空白；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C，B溶液用蒸馏水代替；

步骤10)根据钙离子浓度c_加样、钙离子浓度c_未加样和钙离子浓度c_空白计算得到碳酸钙垢阻垢率，当碳酸钙垢阻垢率不小于85％时，则评价胶囊阻垢颗粒C可有效阻垢。

本发明通过模拟油田地层水，评价胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢率，该评价方法符合油田实际生产，能科学的指导油井井筒胶囊阻垢颗粒加注工艺，方法操作简单、对检测人员要求低、检测成本低、采油生产单位操作性强、利于推广。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，步骤3)中所述A溶液与B溶液混合比例确定过程如下：

使用scale结垢预测软件，输入A溶液、B溶液中各离子含量，pH值、温度、压力，按照A溶液：B溶液体积比＝1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1进行结垢量的预测，其中结垢量最大时对应的混合比例就是A溶液与B溶液的混合比例。

一般在碳酸钙垢防垢率评价方法中A溶液与B溶液混合比例是1:1，但这个与油田生产的实际情况不符，应该根据A、B溶液离子组成及其含量，先得到最大结垢比例，按照该比例评价出防垢剂可以用于整个井筒或者集输站点不同的开发时期，该方法更科学指导油田防垢。

采用scale结垢预测软件确定A溶液与B溶液的混合比例，该方法对设备软件、操作人员要求较高，实验时间短。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，步骤3)中所述A溶液与B溶液混合比例确定过程如下：

(1)分别配制50ml、100ml、150ml、200ml、250ml、300ml、350ml、400ml、450ml的A溶液；

(2)分别配制450ml、400ml、350ml、300ml、250ml、200ml、150ml、100ml、50ml的B溶液；

(3)在模拟油田地层的温度和压力下，按照A溶液和B溶液的对应次序分别混合，得到9组混合液；

(4)取若干张定量滤纸，进行烘干恒重，记录每张滤纸质量G1，将各混合液在定量滤纸中过滤，放置105度烘箱中烘干至恒重，记录质量为G2，计算各混合液中沉淀物的质量为G，其中G＝G2-G1，从9组混合液中选择沉淀质量最大的一组，确定为A溶液与B溶液的混合比例。

本实施例采用沉淀法确定A溶液与B溶液的混合比例，与使用scale结垢预测软件相比，该方法对设备、操作人员要求不高，但是实验时间较长。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，不加胶囊防垢颗粒C的待测样的测定过程如下：

1)在锥形瓶中加入一定体积的A溶液，模拟生产温度，恒温24小时；

2)根据确定的A溶液与B溶液混合比例，在锥形瓶中加入硼砂缓冲溶液后，再加入B溶液，成为pH为9的A+B溶液；

3)将A+B溶液倒入专用锥形瓶摇匀，放入恒温烘箱或水浴锅，常压80℃恒温24h；

4)取出专用锥形瓶放置到室温，取上清液过滤后作为待测液；

5)取一定体积V₁₁待测液置于容器中，加入5.0mL氢氧化钾，再加入钙-羧酸指示剂试液2-3滴，用EDTA标准溶液滴定，溶液颜色由紫粉红色突变为亮蓝色即为终点，记录消耗EDTA标准溶液体积V₃，计算钙离子浓度c_未加样。

实施例5：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，空白待测样的测定过程如下：

1)在锥形瓶中加入一定体积的A溶液，模拟生产温度，恒温24小时；

2)在锥形瓶中加入硼砂缓冲溶液后，加入水，成为pH为9的溶液；其中，A溶液与水的比例与A溶液与B溶液的比例相同；

3)将上述溶液倒入专用锥形瓶摇匀，放入恒温烘箱或水浴锅，常压80℃恒温24h；

4)取出专用锥形瓶放置到室温，取上清液过滤后作为待测液；

5)取一定体积V₁₁₁待测液置于容器中，加入5.0mL氢氧化钾，再加入钙-羧酸指示剂试液2-3滴，用EDTA标准溶液滴定，溶液颜色由紫粉红色突变为亮蓝色即为终点，记录消耗EDTA标准溶液体积V₄，计算钙离子浓度c_空白。

实施例6：

本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，包括以下步骤：

步骤1)测定油田地层水的矿化度、钙离子含量和碳酸氢根离子含量；

步骤2)配制A溶液：用无水氯化钙配制与油田地层水的钙离子含量相同的溶液，并加入氯化钠使A溶液与油田地层水的矿化度相同；

配制B溶液：用碳酸氢钠配制与油田地层水的碳酸氢根含量相同的溶液，并加入氯化钠使B溶液与油田地层水的矿化度相同；

步骤3)确定A溶液与B溶液混合比例；

步骤4)在锥形瓶中加入一定体积的A溶液，加入一定质量的胶囊阻垢颗粒C，成为A+C溶液，摇匀，模拟生产温度，恒温24小时同时搅拌，搅拌速度100-200r/min；其中，胶囊阻垢颗粒加入质量计算

c₁＝ν×c×1

式中，c₁为加入胶囊阻垢颗粒的有效浓度，mg/L；v是胶囊阻垢颗粒C的平均释放速率，mg/L﹒d；c为胶囊阻垢颗粒C的有效包裹率，％；1是指反应时间1天，d。

步骤5)根据步骤2)中确定的A溶液与B溶液混合比例，在锥形瓶中加入硼砂缓冲溶液后，再加入B溶液，成为pH为9的A+B+C溶液；

步骤6)将A+B+C溶液倒入专用锥形瓶摇匀，放入恒温烘箱或水浴锅，常压80℃恒温24h；

其中，专用锥形瓶包括锥形瓶、胶塞和两根玻璃管，所述胶塞塞在锥形瓶口，所述两根玻璃管贯穿胶塞后深入锥形瓶内，其中，一根玻璃管在液面上，另一根玻璃管在液面下。

在液面上的玻璃管距离液面的距离为3-4厘米。目的是排气。两个玻璃管直径为10mm，长度为300mm。

步骤7)取出专用锥形瓶放置到室温，取上清液用0.45um的醋酸纤维滤膜过滤于锥形瓶中，作为待测液；

步骤8)取一定体积V₁待测液置于容器中，加入5.0mL氢氧化钾，再加入钙-羧酸指示剂试液2-3滴，用EDTA标准溶液滴定，溶液颜色由紫粉红色突变为亮蓝色即为终点，消耗EDTA标准溶液体积V₂，计算钙离子浓度c_加样；

胶囊阻垢颗粒有效浓度为c₁时，钙离子浓度的计算公式如下：

式中，M为EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/L；V为滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，ml；V₁为待测液的体积，ml；c为钙离子浓度，mg/L。

步骤9)按照步骤4)-步骤8)做不加胶囊防垢颗粒C的待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₃，计算钙离子浓度c_未加样；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C；

按照步骤4)-步骤8)做空白待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₄，计算钙离子浓度c_空白；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C，B溶液用蒸馏水代替；

步骤10)根据钙离子浓度c_加样、钙离子浓度c_未加样和钙离子浓度c_空白计算得到碳酸钙垢阻垢率，当碳酸钙垢阻垢率不小于85％时，则评价胶囊阻垢颗粒C可有效阻垢。碳酸钙垢阻垢率计算公式如下：

式中，c_加样为加胶囊阻垢颗粒后溶液中钙离子浓度，mg/L；c_未加样为未加胶囊阻垢颗粒后溶液中钙离子浓度，mg/L；c_空白为空白溶液中钙离子浓度，mg/L；x₃为碳酸钙垢阻垢率，％。

实施例7：

本实施例提供了一种油井井筒胶囊阻垢颗粒对碳酸钙垢阻垢性能评价方法，包括以下步骤：

步骤1)测定油田地层水的矿化度、钙离子含量和碳酸氢根离子含量；

步骤2)配制A溶液：配制1升溶液，其中氯化钙16.7g，氯化钠33.0g；

配制B溶液：配制1升溶液，其中碳酸氢钠7.36g，氯化钠33.0g；

步骤3)确定A溶液与B溶液混合比例；

步骤4)在500ml锥形瓶中加入20.2ml A溶液和420ml蒸馏水，加入160mg胶囊阻垢颗粒C，60℃恒温24小时，搅拌速度100r/min。其中胶囊阻垢颗粒有效质量计算

c₁＝ν×c×1＝160×20％×1＝32

步骤5)按照步骤2)混合比例，在锥形瓶中加入19.6ml B溶液，成为A+B+C溶液，在加入B溶液前，先给A溶液中加入20ml硼砂缓冲溶液，使A+B+C溶液混合后满足pH值约为9；

步骤6)将步骤4混合溶液快速倒入专用锥形瓶，玻璃管高于液面约3厘米，摇匀，放入恒温烘箱或水浴锅，常压80℃恒温24h；

步骤7)取出专用锥形瓶放置到室温，取上清液用0.45um的醋酸纤维滤膜过滤后作为待测液；

步骤8)取25ml待测液置于置于250ml锥形瓶中，加入5.0mL氢氧化钾，再加入钙-羧酸指示剂试液2-3滴，用EDTA标准溶液滴定，溶液颜色由紫粉红色突变为亮蓝色即为终点，消耗EDTA标准溶液体积V₂，计算钙离子浓度c_加样为187.66mg/L；

步骤9)按照步骤4)-步骤8)做不加胶囊防垢颗粒C的待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₃，计算钙离子浓度c_未加样为58.58mg/L；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C；

按照步骤4)-步骤8)做空白待测样，记录消耗EDTA标准溶液体积V₄，计算钙离子浓度c_空白为238.56mg/L；

其中，步骤4)不加胶囊阻垢颗粒C，B溶液用蒸馏水代替；

步骤10)根据钙离子浓度c_加样、钙离子浓度c_未加样和钙离子浓度c_空白计算得到碳酸钙垢阻垢率；

当胶囊阻垢颗粒有效浓度32mg/L时，碳酸钙垢阻垢率计算71.2％。

则该胶囊阻垢颗粒C不能有效阻垢。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。