一種阻垢緩蝕劑及其製備方法與流程

2023-06-04 01:54:56

本發明涉及阻垢緩蝕劑技術領域，尤其涉及一種阻垢緩蝕劑及其製備方法和用於油氣井的阻垢緩蝕方法。

背景技術：

阻垢緩蝕劑是阻垢劑的一種，是能夠預防水垢或汙垢生成，或其生成後阻止其生長沉澱的一種化學助劑。主要有聚磷酸鹽、磷酸有機物、葡萄糖酸以及單寧酸等類別。現下，在冷卻水循環系統中，使用較為廣泛的是磷系阻垢緩蝕劑配方，但是磷的排放會產生水華及赤潮現象，破壞江河湖泊及海洋的生態平衡。為響應國家可持續發展的要求，各生產廠家將加快阻垢緩蝕劑配方的綠色化進程，爭相研製低磷、無氮以及具有生物降解功能的多功能綠色阻垢緩蝕劑。

油田汙水礦化度和酸性腐蝕氣體含量較高。由於大部分油井採出液的含水率為90％以上，油井管柱結垢嚴重，加之水質未能全面達標，注入設備、油水井管線及地面集輸管網腐蝕現象嚴重，甚至造成穿孔和報廢，嚴重地影響了油田的正常生產，經濟損失巨大。目前，注入法加液體緩蝕劑是油田常用的一種防腐措施。但存在以下問越：1)目前的阻垢緩蝕劑大多耐溫性能不好，在高鹼、高金屬含量、高溫下(120℃～140℃)，對ca2+、cl-離子容忍度較低；2)含有鋅鹽成分，容易形成鋅鹽沉澱；3)汙染環境，造成水體二次汙染，不利於自然環境的保護。因此，市場上迫切需要一種既有利於保護環境，又有效避免ca3(po4)2垢的形成，提高阻垢效率的阻垢緩蝕劑。

技術實現要素：

油井結垢後會造成近井地帶堵塞制約油層潛力發揮，也會導致油井生產不正常，影響免修期，如何使阻垢緩蝕劑在井中按照配比均勻混合併附著在井壁上以阻止結垢是一個很難解決的技術問題。

針對現有技術之不足，本發明提供一種用於油氣井的阻垢緩蝕方法，其特徵在於，所述阻垢緩蝕方法將阻垢緩蝕劑的至少一種組分通過至少包括輸入單元、注射單元和控制單元的阻垢緩蝕劑裝置以分時異步的方式注入所述油氣井，其中，所述輸入單元將阻垢緩蝕劑的至少一種組分通過與所述注射單元連接的至少一個注入管線以加壓的方式注入所述注射單元，所述控制單元根據所述阻垢緩蝕劑的至少一種組分物質的質量配比、所述組分的濃度和/或粘度確定至少一種所述組分的噴射速率比例並生成與時間相關的控制信息，與井口耦合的所述注射單元包括主孔道、用於分散聚合物的錐形分隔管和至少一個用於控制所述阻垢緩蝕劑中各組分噴射速率、噴射角度和/或噴射方向的阻流閥的輸入孔，所述阻流閥基於所述控制單元的控制信息以不同的角度將所述阻垢緩蝕劑中未倒置的各組分按照指定的速率異步通過所述分隔管上分布的多個分散孔注入所述油氣井。本發明分隔管的設置，使得阻垢緩蝕劑中的聚合物避免倒置和降解，有利於聚合物的反應，提高阻垢緩蝕劑的阻垢效果。組分的倒置，尤其是聚合物組分的倒置，對其效果的影響極大。因此，防止組分倒置是重要的技術問題。本發明針對組分的濃度、粘度確定噴射速率，使得組分在注入過程中不會由於不適的速度而發生堵塞或斷流的情況，注入過程比較穩定，有效的解決了注入組分在注入過程中壓力不穩定、注入管線堵塞的技術問題。

優選的，所述控制單元基於至少一種所述組分之間的流動特性參數差異以及對應的輸入管線的長度差異評估所述組分在輸入管線的流動時長差異，並且基於所述流動時長差異以及所述組分的注入時間間隔調整至少一種所述組分之間的輸入時間間隔。組分的輸入時間間隔結合流動時長差異形成注入時間間隔。本發明的時間間隔評估方法能夠縮短注射單元的注入時間間隔，避免了輸入時間間隔過長導致的時間浪費，提高了組分的輸入頻率，也避免了組分在有限的時間內失效而不能與後續注入的組分發生反應。本發明的阻垢緩蝕方法的效率更高，效果更好。

優選的，所述控制單元基於所述組分的粘度參數和與其匹配的所述分隔管上的分散孔陣列的分布密度確定輸送所述組分的輸入管線以及所述阻流閥的噴射速率和噴射角度，使得所述組分按照指定的噴射速率和噴射角度噴射通過指定的分散孔陣列注入所述油氣井。注入管線設置有不同的物理結構，能夠針對不同粘度參數的聚合物組份進行注入。控制單元根據組分的粘度參數選擇結構匹配的注入管線，不僅能夠減少堵塞的情況，而且能夠提高組分的噴射速率和注入壓力，減低了注入管線需要承受的壓力和注入管線承壓受損的概率。恰當物理結構的注入管線也避免了組分化學成分的降解和變化，穩定了組分的阻垢效果。分隔管上分散孔的設置有利於減慢組分的速度，避免聚合物的降解。分散孔的密度根據組分的粘度、噴射速率、噴射方向進行選擇。針對不同粘度的聚合物組分，分散孔能夠有效的避免聚合物組分在反應前發生降解。而且，分隔管的設置能夠阻擋相對噴射的兩種組分發生相衝的情況，避免了輸入管線的噴射壓力和噴射速率受到影響。

優選的，所述控制單元基於所述輸入孔與孔壁的夾角角度、預設的噴射速率、噴射角度以及組分的粘度預測所述組分的噴射軌跡，並且基於所述噴射軌跡以及噴射時間調整至少一個組分的噴射角度和噴射速率，使得預設分隔的至少兩種所述組分的噴射軌跡在所述噴射時間具有交集的情況下其噴射軌跡沒有交集注入管線與孔壁的夾角也對組分的噴射速率有影響。而與組分的流動特性不匹配的噴射速率必將導致組分的化學成分由於注入時間發生變化而受到影響。因此，根據組分的流動特性調整注入管線與孔壁的夾角能夠使組分在有效時間內注入，尤其避免聚合物組分的降解和變化，避免了阻垢緩蝕效果由於注入時間的影響而降低。恰當的注入時間和反應時間能夠保證阻垢緩蝕劑在效果最佳時進行除垢。

優選的，所述注射單元中的至少一個所述輸入孔以非對稱的方式設置於所述主孔道的孔壁的不同水平位置，所述注射單元基於所述輸入孔與孔壁夾角的差異和高度差異使所述阻垢緩蝕劑的各個組分按分時方式從所述輸入孔噴射注入，並且基於所述輸入孔的高度差異和噴射角度差異預先調整至少兩種組分之間的輸入時間間隔。本發明的控制單元不僅根據反應時間計算時間間隔，而且根據輸入孔的高度差異計算時間間隔。這樣有利於阻垢緩蝕劑各組分的充分反應，減少了預設時間間隔與實際注入情況的時間誤差，從而保證了組分的注入時間和反應時間，使得阻垢緩蝕劑的組分注入時機準確。

優選的，所述輸入單元與所述注射單元之間至少連接有用於注水的水注入管線和其徑向尺寸與所述阻垢緩蝕劑的各個組分流動特性參數匹配的第一注入管線、第二注入管線和第三注入管線，所述水注入管線對應的輸入孔的水平位置高於所述第一注入管線、所述第二注入管線和所述第三注入管線的輸入孔的水平位置，用於輸入第一組分的第一輸入管線的第一輸入孔的水平位置低於用於輸入第二組分的第二注入管線的第二輸入孔的水平位置，用於輸入第三組分的第三注入管線的第三輸入孔低於所述第二輸入孔的水平位置以使水、所述第一組分、第二組分和第三組份依次注入所述油氣井中。輸入孔的水平位置不同使得組分在噴射時受到的重力影響不同，從而進入分散孔的速度不相同，使得不同組分能夠依次進入分隔管來進行分散和注入，而不會組分之間互相影響，降低阻垢效率。優選的，所述第一注入管線、第二注入管線和所述第三注入管線與孔壁的夾角按照噴射速率依次減小的方向變化以使得由所述注入管線對應注入的組分依次注入所述油氣井中，或者，所述第一注入管線與所述第二注入管線以與孔壁的夾角相同的方式將至少兩種組分同時注入所述分隔管，所述第一注入管線與孔壁的夾角和所述第三注入管線與孔壁的夾角按照噴射速率依次減小的方向變化以使得所述第三注入管線注入的第三組份和由所述第一注入管線與所述第二注入管線同時注入的第一組分與第二組份的注入時間形成時間差。組分物質的依次注入，使得阻垢緩蝕劑在解除油氣井的有機物和無機物的阻垢後，提高阻垢緩蝕劑的阻垢緩蝕效果。

為了使阻垢緩蝕劑能夠在高溫環境發揮阻垢效果，所述阻垢緩蝕劑的組分物質至少包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和天冬氨酸聚合物，其中，所述苄基硫代丁二酸的質量百分比為：20～30％；所述gemini席夫鹼型季銨鹽的質量百分比為：15～25％；所述檸檬酸鈉的質量百分比為：15～20％；所述四聚環氧琥珀酸的質量百分比為：15～25％；所述天冬氨酸聚合物的質量百分比為：0.5～15％。本發明的阻垢緩蝕劑能夠在高鹼、高金屬含量、高溫環境進行除垢，提高了除垢的效率。

優選的，所述苄基硫代丁二酸是通過如下方法製備的：將順丁烯二酸二鈉與苄硫醇按照1:1摩爾比加入乙醇中並加熱回流6～12小時得到苄基硫代丁二酸溶液，將所述苄基硫代丁二酸溶液放在凍幹機中凍幹製得；所述gemini席夫鹼型季銨鹽是通過如下方法製備的：將水楊醛和n,n-二甲基丙胺按照1：1.2的比例加入到甲醇中並加熱回流1～4小時，將加熱回流後的溶液進行過濾和乾燥，得到席夫鹼，將所述席夫鹼與1,2-二氯丙烷按照2：1的質量配比加入丙酮溶液中融化，並且向所述甲酮溶液中滴加至少一滴二甲基甲醯胺，將所述甲酮溶液加熱回流6～12小時後進行減壓蒸餾從而除去甲酮和二甲基甲醯胺，得到gemini席夫鹼型季銨鹽。

優選的，所述天冬氨酸聚合物包括一種或多種天冬氨酸基聚合物的共聚物、天冬氨酸基聚合物的三元共聚物、天冬氨酸基聚合物衍生物、具有封端的天冬氨酸基聚合物和天冬氨酸基聚合物的可溶性鹽；所述天冬氨酸聚合物還包括具有指定濃度的提供所述天冬氨酸聚合物和/或天冬氨酸鹽的天冬氨酸聚合物液體，所述天冬氨酸聚合物液體的濃度範圍為1.0×10-6ppm至1.0×104ppm。

本發明的有益技術效果：

(1)具有良好的抗腐蝕和阻垢效果，適用範圍廣，尤其適用於高鹼、高金屬含量、高溫環境(120℃～140℃)，對ca2+、cl-離子容忍度高；

(2)有效避免ca3(po4)2垢的形成，更高效的提高阻垢效率；本發明的阻垢緩蝕劑不僅能抑制caco3、caso4的形成，同時對baso4、srso4也具有良好的抑制作用；

(3)不含有鋅鹽成分，避免了鋅鹽沉澱的形成；

(4)綠色環保，不含磷，不會造成水體二次汙染；

(5)阻垢緩蝕劑裝置使阻垢緩蝕劑的聚合物組分按照限定的配比均勻混合，使阻垢緩蝕劑均勻分布在井中或井壁。

附圖說明

圖1是本發明的阻垢緩蝕劑注入系統的結構示意圖；

圖2是注射單元的結構示意圖；和

圖3是注射單元的另一種結構示意圖。

附圖標記列表

10：供應單元20：注射單元30：井口

40：主孔道11：水注入管線12：第一注入管線

13：第二注入管線14：第三注入管線15：水阻流閥

16：第一阻流閥17：第二阻流閥18：第三阻流閥

50：第四注入管線51：第四阻流閥60：分隔管

61：注射空間70：控制單元

具體實施方式

下面結合附圖進行詳細說明。

實施例1

本發明提供一種阻垢緩蝕劑。尤其是一種由阻垢緩蝕劑裝置100將組成所述阻垢緩蝕劑的至少一種組分物質以一定的配比注入並在井中混合形成的阻垢緩蝕劑。如圖1所示，所述阻垢緩蝕劑裝置100包括輸入單元10、注射單元20和控制單元70。所述輸入單元10通過至少一個注入管線將組成所述阻垢緩蝕劑的至少一種組分物質以加壓的方式注入所述注射單元20。與井口30耦合的所述注射單元20包括主孔道40和設置有用於控制噴射速率的阻流閥的至少一個輸入孔。所述注射單元20基於所述控制單元70的控制信息以指定的噴射速率將所述至少一種組分物質從所述輸入孔以噴射的方式注入井中並混合。

輸入單元10用於存儲組成阻垢緩蝕劑的至少一種聚合物和/或水，並且將聚合物和/或水通過至少一個注入管線輸入注射單元20。注射單元20用於將聚合物和/或水以彼此分離的方式並以限定的噴射速率噴射至井中。輸入管線設置有阻流閥。用於輸入水的水注入管線設置有水阻流閥，用於輸入聚合物的注入管線設置有阻流閥。控制單元70用於控制阻流閥的噴射速率。控制單元與注射單元以有線或無線的方式連接。

如圖2所示，注射單元2包括主孔道40和至少兩個設置在孔壁上且彼此徑向異位的輸入孔。優選的，孔壁上設置有四個輸入孔。本發明的注射單元的孔壁上的輸入孔數量還可以根據使用情況設置更多。輸入單元10通過注入管線與輸入孔連接。

優選的，輸入孔設置在所述主孔道的孔壁上，所述輸入孔以與所述注入管線一一對應的方式連接。其中各個所述輸入孔以中軸線彼此不相交的方式設置在所述主孔道的孔壁上，並且，與用於輸入液態組分物質的所述注入管線連接的所述輸入孔的水平位置相對於與用於輸入粉末態組分物質的所述注入管線連接的所述輸入孔的水平位置較高。在混合所述組分物質需要水的情況下，與用於輸入水的所述注入管線連接的所述輸入孔的水平位置相對於與用於輸入非水的液態組分物質的所述注入管線連接的所述輸入孔的水平位置較高。輸入孔的設置避免組分物質相互對衝噴射從而影響組分物質的混合均勻度。本發明的液態組分物質在粉末態組分物質的上方噴射，液態組分物質可以與粉末態組分物質有效混合，從而避免粉末態組分物質懸浮在空中變成無效物質。本發明的輸入孔的設置避免組分物質相互對衝噴射從而影響組分物質的混合均勻度。本發明的液態組分物質在粉末態組分物質的上方噴射，液態組分物質可以與粉末態組分物質有效混合，從而避免粉末態組分物質懸浮在空中變成無效物質。本發明的水輸入孔設置在液態組分物質的輸入孔大上方，能夠有效將液態組分物質衝入井中或井壁與其它組分物質混合，防止單獨的組分物質附著在井壁上影響阻垢效果。

本實施例的阻垢緩蝕劑的聚合物組分包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和天冬氨酸聚合物。其中，苄基硫代丁二酸的質量百分比為：20～30％；所述gemini席夫鹼型季銨鹽的質量百分比為：15～25％；所述檸檬酸鈉的質量百分比為：15～20％；所述四聚環氧琥珀酸的質量百分比為：15～25％。

輸入單元10設置有至少一個空間來分別儲存組成阻垢緩蝕劑的多種聚合物和/或水。優選的，輸入單元10設置有輸壓模塊，從而使聚合物和/或水以限定壓力從注入管線進入注射單元20。優選的，輸壓模塊包括輸壓泵。優選的，阻流閥對水或聚合物的流體形成一定的壓力。

如圖2所示，輸入單元10將用於輸送水的第一注入管線11與第一輸入孔連接。第一輸入孔設置有水阻流閥15，用於基於控制單元70的控制信息調整水的噴射速率。第二注入管線12的一端連接苄基硫代丁二酸的存儲空間，另一端與第二輸入孔連接。第二輸入孔設置有用於調整苄基硫代丁二酸溶液的噴射速率的第二阻流閥16。第三注入管線13的一端連接gemini席夫鹼型季銨鹽的存儲空間，另一端與第三輸入孔連接。第三注入管線13設置有用於調整gemini席夫鹼型季銨鹽溶液或苄基硫代丁二酸粉末的噴射速率的第三阻流閥17。第四注入管線14的一端連接檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸混合物的存儲空間，另一端與第四輸入孔連接。第四輸入孔設置有用於調整檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸混合物的噴射速率的第四阻流閥18。優選的，檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸混合物是由檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸按照指定的質量配比混合形成的。

優選的，在輸入單元10通過至少一個注入管線與注射單元20連接完成後，啟動控制單元70。控制單元70按照聚合物的指定質量配比計算各個注入管線中阻流閥的噴射速率，從而使各個聚合物與水混合後形成具有指定配比的阻垢緩蝕劑。

優選的，所述控制單元70基於所述阻垢緩蝕劑的至少一種組分物質的質量配比、所述組分物質的濃度確定至少一種所述組分物質的噴射速率比例。所述控制單元70基於至少一種組分物質的質量配比和/或所述噴射速率比例生成與時間相關的控制信息。所述注射單元20基於所述控制信息啟動與所述控制信息對應的所述阻流閥並調整至少一個輸入孔的噴射速率至指定噴射速率。

例如，控制單元70根據組分物質的濃度和質量配比確定阻垢緩蝕劑的各個組分物質的噴射速率比例為a：b：c：d。控制單元70根據阻垢緩蝕劑的組分不同來確定不同的噴射速率比例，從而形成具有不同功能的阻垢緩蝕劑。

優選的，控制單元70根據阻垢緩蝕劑的噴射速率和噴射時間確定各個組分的組分噴射速率和噴射時間，從而形成與時間相關的控制信息。控制信息包括阻垢緩蝕劑的組分、質量配比、組分濃度、阻垢緩蝕劑的噴射速率、各個組分的組分噴射速率和噴射時間。優選的，注射單元20根據控制單元發送的控制信息，啟動對應的阻流閥並控制組分噴射速率，使得各個組分從輸入孔以噴射的方式注入井中並混合。

例如，控制單元70預存有三種阻垢緩蝕劑的組分方案。本發明的組分方案不限於三種，還可以種類更多。

第一種組分方案包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和聚琥珀醯亞胺。其中，苄基硫代丁二酸的質量百分比為：20％；所述gemini席夫鹼型季銨鹽的質量百分比為：15％；所述檸檬酸鈉的質量百分比為：20％；所述四聚環氧琥珀酸的質量百分比為：20％，聚琥珀醯亞胺的質量百分比為25％。輸入單元10輸送的苄基硫代丁二酸的濃度為60％，gemini席夫鹼型季銨鹽的濃度為90％，檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸以1：1混合後的濃度為90％，聚琥珀醯亞胺的濃度為90％。控制單元70根據苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和聚琥珀醯亞胺的濃度計算的其噴射速率比例為6：3：4：5。第一阻垢緩蝕劑的噴射速率為v1。

注射單元20接收到第一控制信息，啟動與組分對應的阻流閥，按照噴射速率比例為6：3：4：5噴射苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸的混合物和天冬氨酸聚合物至井內混合，形成第一阻垢緩蝕劑。第一阻垢緩蝕劑具有良好的抗腐蝕和阻垢效果，適用範圍廣，尤其適用於高鹼、高金屬含量、高溫環境(120℃～140℃)，對ca2+、cl-離子容忍度高，並且有效避免ca3(po4)2垢的形成，更高效的提高阻垢效率。

第二種組分方案包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和三元共聚物。與第一種組分方案相比，差異在於，三元共聚物通過第五管線輸入第五輸入孔。三元共聚物的質量百分比為25％。輸入單元10中輸入的三元共聚物的濃度為30％，則基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和三元共聚物的噴射速率比例為6：3：4：15。

注射單元20接收到第二控制信息，將輸入聚琥珀醯亞胺的阻流閥關閉，同時開啟用於輸入三元共聚物的阻流閥，並且按照射速率比例6：3：4：15調整苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸聚合物和三元共聚物的噴射速率至井內混合形成第二阻垢緩蝕劑。第二阻垢緩蝕劑的噴射速率為v2。第二阻垢緩蝕劑能夠有效抑制井內水垢的形成，並且對環境無害。第二組分方案形成的阻垢緩蝕劑適用於高溫、高ph值、高硬與高鹼條件，對水中的氧化鐵、磷酸鈣、磷酸鋅以及碳酸鈣的沉積，具有優良的抑制作用。注射單元20還可以通過改阻垢緩蝕劑的噴射速率來抑制和衝擊含有鐵、鋅和磷酸鹽的水垢。

第三種組分方案包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、天冬氨酸基聚合物衍生物和三元共聚物。與第二種組分方案相比，差異在於，天冬氨酸基聚合物衍生物通過第六管線輸入第六輸入孔進行噴射，檸檬酸鈉通過第七管線輸入第七輸入孔進行噴射。阻垢緩蝕劑的質量配比中，檸檬酸鈉的質量百分比為：20％，天冬氨酸基聚合物衍生物的質量百分比為15％。輸入單元10中輸入檸檬酸鈉的的濃度為90％，天冬氨酸基聚合物衍生物的濃度為30％。則苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、天冬氨酸基聚合物衍生物和三元共聚物的噴射速率比例為:6：3：4：9：15。第三阻垢緩蝕劑的噴射速率為v3。

注射單元20接收第三控制信息，基於第三控制信息調整與第三組分方案對應的阻流閥的噴射速率，閉合輸入檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸聚合物的第四輸入孔的阻流閥，開啟第六輸入孔和第七輸入孔的阻流閥，從而使得阻垢緩蝕劑的組分按照第三組分方案進行配置。注射單元20按照苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、天冬氨酸基聚合物衍生物和三元共聚物的噴射速率比例6：3：4：9：15調整對應的阻流閥的噴射速率，從而形成第三阻垢緩蝕劑。第三阻垢緩蝕劑具有良好的生物降解性，有利於環境保護，能夠有效分散碳酸鈣，阻垢效果更好。第三組分方案形成的阻垢緩蝕劑不僅能夠承受高鹼、高金屬含量、高溫環境(120℃～140℃)，而且能夠有效避免ca3(po4)2垢的形成，更高效的提高阻垢效率；不僅能抑制caco3、caso4的形成，同時對baso4、srso4也具有良好的抑制作用。

優選的，注射單元20基於第一控制信息、第二控制信息和第三控制信息的交替傳送而改變阻垢緩蝕劑的組分和注射時間和順序，從而結合多種阻垢緩蝕劑的阻垢效果，形成高效的，多功能的阻垢緩蝕劑，有效對井壁進行阻垢。控制單元70將第一控制信息、第二控制信息和第三控制信息按照時間排序形成第四控制信息。例如，第四控制信息的內容可以是：按照每次注射4小時的方式依次執行第二控制信息、第一控制信息和第三控制信息，將第二阻垢緩蝕劑、第一阻垢緩蝕劑和第三阻垢緩蝕劑依序分別向井內注射4小時。

優選的，控制單元70可以將第一阻垢緩蝕劑、第二阻垢緩蝕劑和第三阻垢緩蝕劑按照不同的注射順序重複設置從而形成第四控制信息。例如，注射順序依次為，第一阻垢緩蝕劑3小時，第二阻垢緩蝕劑5小時，第三阻垢緩蝕劑8小時，第二阻垢緩蝕劑5小時，第一阻垢緩蝕劑5小時。注射單元20基於第四控制信息的設置將第一阻垢緩蝕劑、第二阻垢緩蝕劑和第三阻垢緩蝕劑按照不同的注射時間、順序以及噴射速率注入井中，從而發揮阻垢緩蝕劑的最佳效果。

優選的，控制單元70根據井壁上的傳感器發送的水垢或油垢的物質組分，選擇對應的控制信息發送至注射單元20。注射單元20基於控制信息注入阻垢緩蝕劑。本發明的阻垢緩蝕劑裝置能夠按照垢的成分特徵投放阻垢緩蝕劑，從而達到最佳的阻垢效果。

實施例2

本實施例是對實施例1的進一步改進，重複的內容不再贅述。

本實施例中，注射單元20的主孔道40中設置有用於分散聚合物的分隔管60。

如圖3所示，分隔管60將所述分隔管60與孔壁之間的空間分隔為注射空間61。由孔壁上的輸入孔輸出的所述聚合物組分分散在所述注射空間61，並且在壓力的作用下從所述分隔管60上分布的至少一個分散孔進入所述主孔道40與水混合。

分隔管60可以是圓柱形管、矩形管、五邊形管、六邊形管或不規則形狀管。優選的，分隔管60為直徑逐漸變化的錐形管。分隔管60的軸心線豎直設置。在豎直方向上分隔管60的直徑較小的一端高於直徑較大的一端，從而使所述注射空間61形成v形環狀空間。

優選的，分隔管60上設置有與輸入孔的位置對應的多個分散孔。從而使從輸入孔注射或噴射的聚合物進入注射空間61，並且從注射空間61通過多個分散孔以分散的形式進入主孔道40。分隔管60的設置有利於再一次分散聚合物，從而使最終進入主孔道40的聚合物更均勻的混合在一起，防止聚合物降解，防止聚合物翻滾。

優選的，輸入孔對應至少一個分散孔，並且輸入孔與對應的分散孔分布於相同的所述主孔道40的徑向方向。或者，分隔管60上的至少一個分散孔以陣列的形式分布在所述輸入孔的軸線與所述分隔管60的管壁交叉點的周圍。優選的，每個輸入孔對應一組呈圓陣列分布的分散孔陣列。圓陣列的中心位於輸入孔的軸線與所述分隔管60的管壁交叉點。

優選的，第一輸入孔用於注射水，與第一輸入孔對應的分散孔的豎直高度與第一輸入孔的豎直高度相同。

優選的，所述聚合物輸入孔與第一輸入孔分布在相同的豎直線上。

或者，所述聚合物輸入孔按照豎直方向以列的形式分布且聚合物輸入孔列形成的豎直線與所述第一輸入孔的軸心所在的豎直線以主孔道40的軸線為中心對稱。

本實施例的阻垢緩蝕劑的聚合物組分至少包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和天冬氨酸聚合物。其中，所述苄基硫代丁二酸的質量百分比為：20～30％；所述gemini席夫鹼型季銨鹽的質量百分比為：15～25％；所述檸檬酸鈉的質量百分比為：15～20％；所述四聚環氧琥珀酸的質量百分比為：15～25％；所述天冬氨酸聚合物的質量百分比為：0.5～15％。

如圖3所示，輸入單元10將用於輸送水的第一注入管線11與第一輸入孔連接。第一注入管線11設置有阻流閥15，用於基於控制單元70的控制信息調整水的噴射速率。第二注入管線12的一端連接苄基硫代丁二酸的存儲空間，另一端與第二輸入孔連接。第二注入管線12設置有用於調整苄基硫代丁二酸溶液或者苄基硫代丁二酸粉末的噴射速率的第二阻流閥16。第三注入管線13的一端連接gemini席夫鹼型季銨鹽的存儲空間，另一端與第三輸入孔連接。第三注入管線13設置有用於調整gemini席夫鹼型季銨鹽溶液或者苄基硫代丁二酸粉末的噴射速率的第三阻流閥17。第四注入管線14的一端連接檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸混合物的存儲空間，另一端與第四輸入孔連接。第四注入管線14設置有用於調整檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸混合物的噴射速率的第四阻流閥18。優選的，檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸混合物是由檸檬酸鈉與四聚環氧琥珀酸按照指定的質量配比混合形成的。第五注入管線50的一端連接天冬氨酸聚合物的存儲空間，另一端與第五輸入孔連接。第五注入管線50設置有用於調整天冬氨酸聚合物的噴射速率的第五阻流閥51。

第一輸入孔、第二輸入孔和第五輸入孔豎向排位一列，位於第一豎直線上。第三輸入孔與第四輸入孔排為一列，位於第二豎直線上。第一豎直線與第二豎直線可以不對稱。優選的，第一豎直線與第二豎直線以主孔道40的軸心線對稱。

優選的，主孔道40的孔壁上的所有輸入孔以不規則的方式設置。用於輸入液態聚合物的輸入孔的豎直高度比用於輸入粉末態聚合物的輸入孔的豎直高度高，有利於流體與粉末混合併衝入井中，從而防止粉末狀聚合物附在空氣中。

優選的，輸入單元10的每一個存儲空間存儲的聚合物可以是單一的聚合物，也可以是兩種或多種互相不發生反應的混合聚合物。聚合物可以是呈液態的流體，也可以是呈固態的粉末。

優選的，在輸入單元10通過五個注入管線與注射單元20連接完成後，啟動控制單元70。控制單元70按照聚合物的指定質量配比計算各個注入管線中阻流閥的注射速率/噴射速率，從而使各個聚合物與水混合後形成具有指定配比的阻垢緩蝕劑。

實施例3

本實施例是對實施例1和實施例2的進一步改進，重複的內容不再贅述。

本實施例提供阻垢緩蝕劑的製備方法。

本實施例的阻垢緩蝕劑的聚合物組分至少包括苄基硫代丁二酸、gemini席夫鹼型季銨鹽、檸檬酸鈉、四聚環氧琥珀酸和/或天冬氨酸聚合物。其中，所述苄基硫代丁二酸的質量百分比為：20～30％；所述gemini席夫鹼型季銨鹽的質量百分比為：15～25％；所述檸檬酸鈉的質量百分比為：15～20％；所述四聚環氧琥珀酸的質量百分比為：15～25％；所述天冬氨酸聚合物的質量百分比為：0.5～15％。

本發明的苄基硫代丁二酸是通過如下方法製備的：

將順丁烯二酸二鈉與苄硫醇按照1比1摩爾比加入乙醇中並加熱回流6～12小時得到苄基硫代丁二酸溶液，將所述苄基硫代丁二酸溶液放在凍幹機中凍幹製得。

本發明的gemini席夫鹼型季銨鹽是通過如下方法製備的：

將水楊醛和n,n-二甲基丙胺按照1：1.2的比例加入到甲醇中並加熱回流1～4小時，將加熱回流後的溶液進行過濾和乾燥，得到席夫鹼。

將所述席夫鹼與1,2-二氯丙烷按照2：1的質量配比加入丙酮溶液中融化，並且向所述甲酮溶液中滴加至少一滴二甲基甲醯胺，將所述甲酮溶液加熱回流6～12小時後進行減壓蒸餾從而除去甲酮和二甲基甲醯胺，得到gemini席夫鹼型季銨鹽。

優選的，天冬氨酸聚合物包括一種或多種天冬氨酸基聚合物的共聚物，天冬氨酸基聚合物的三元共聚物，天冬氨酸基聚合物衍生物，具有封端的天冬氨酸基聚合物和天冬氨酸基聚合物的可溶性鹽。天冬氨酸聚合物還包括具有指定濃度的提供所述天冬氨酸聚合物和/或天冬氨酸鹽的天冬氨酸聚合物液體，所述天冬氨酸聚合物液體的濃度範圍為1×10-6ppm至10000ppm。

實施例4

本實施例是對實施例1、實施例2和實施例3的進一步改進，重複的內容不再贅述。

本實施例提供一種用於油氣井的阻垢緩蝕方法，阻垢緩蝕方法將阻垢緩蝕劑的至少一種組分通過至少包括輸入單元、注射單元和控制單元的阻垢緩蝕劑裝置以分時異步的方式注入油氣井。本發明採用分時異步的優勢在於，能夠分時間注入具有不同組分的阻垢緩蝕劑而不會降低阻垢緩蝕效果。例如，a組分和b組分互相影響，降低除垢緩蝕效果。但是b組分的最佳阻垢緩蝕效果持續時間為5分鐘。因此在b組分注入5分鐘後再注入a組分，則a組分的注入不會受b組分的影響，或者影響很小。a組分和b組分的分時注入若由人工來實施效率低下，而且間隔時間誤差大。因此，由阻垢緩蝕裝置以分時異步的方式注入各個組分，既能夠整體獲得更好的除垢緩蝕效果，又能夠提高注入效率。

其中，輸入單元將阻垢緩蝕劑的至少一種組分通過與注射單元連接的至少一個注入管線以加壓的方式注入注射單元，控制單元根據阻垢緩蝕劑的至少一種組分物質的質量配比、組分的濃度和/或粘度確定至少一種組分的噴射速率比例並生成與時間相關的控制信息，與井口耦合的注射單元包括主孔道、用於分散聚合物的錐形分隔管和至少一個用於控制阻垢緩蝕劑中各組分噴射速率、噴射角度和/或噴射方向的阻流閥的輸入孔。阻流閥基於控制單元的控制信息以不同的角度將阻垢緩蝕劑中未倒置的聚合物組分按照指定的速率異步通過分隔管上分布的多個分散孔注入油氣井。本發明分隔管的設置，使得阻垢緩蝕劑中的聚合物避免降解，有利於聚合物的反應，提高阻垢緩蝕劑的阻垢效果。本發明針對組分的濃度、粘度確定噴射速率，使得組分在注入過程中不會由於不適的速度而發生堵塞或斷流的情況，注入過程比較穩定，有效的解決了注入組分在注入過程中壓力不穩定、注入管線堵塞的技術問題。本發明通過詳細的評估質量配比、組分的濃度、粘度、各組分噴射速率、噴射角度和/或噴射方向的方式，精確的評估各組分的預設時間間隔，從而控制各組分在效力最佳的時刻注入油氣井。

優選的，所述控制單元70基於至少一種所述組分之間的流動特性參數差異以及對應的輸入管線的長度差異評估所述組分在輸入管線的流動時長差異，並且基於所述流動時長差異以及所述組分的注入時間間隔調整至少一種所述組分之間的輸入時間間隔。優選的，注射單元基於控制單元預設的時間間隔、注入管線的噴射角度差異和噴射速率差異調整阻流閥將阻垢緩蝕劑中各個組分以相對不同密度的分散孔的方式噴射入分隔管。對於容易倒置的聚合物組份，分隔管能夠防止聚合物組分倒置從而不會降低組分的除垢效率。噴射角度差異和噴射速率差異使得組分注入分隔管的量存在差異。部分組分由於噴射角度、噴射速率和分隔管的分散孔密度的原因不能夠進入分隔管，因此，根據分散孔的密度調整噴射角度和噴射速率能夠使得組分準確注入分隔管。分隔管上分散孔的設置有利於減慢組分的速度，避免聚合物的降解。分散孔的密度根據組分的粘度、噴射速率、噴射方向進行選擇。針對不同粘度的聚合物組分，分散孔能夠有效的避免聚合物組分在反應前發生倒置和降解。而且，分隔管的設置能夠阻擋相對噴射的兩種組分發生相衝的情況，避免了輸入管線的噴射壓力和噴射速率受到影響。

優選的，所述控制單元70基於所述組分的粘度參數和與其匹配的所述分隔管上的分散孔陣列的分布密度確定輸送所述組分的輸入管線以及所述阻流閥的噴射速率和噴射角度，使得所述組分按照指定的噴射速率和噴射角度噴射通過指定的分散孔陣列注入所述油氣井。注入管線設置有不同的物理結構，能夠針對不同物理性質的聚合物組份進行注入。控制單元根據組分的物理性質選擇結構匹配的注入管線，不僅能夠減少堵塞的情況，而且能夠提高組分的噴射速率和注入壓力，減低了注入管線需要承受的壓力和注入管線承壓受損的概率。恰當物理結構的注入管線也避免了組分化學成分的降解和變化，穩定了組分的阻垢效果。

優選的，所述控制單元70基於所述輸入孔與孔壁的夾角角度、預設的噴射速率、噴射角度以及組分的粘度預測所述組分的噴射軌跡，並且基於所述噴射軌跡以及噴射時間調整至少一個組分的噴射角度和噴射速率，使得預設分隔的至少兩種所述組分的噴射軌跡在所述噴射時間具有交集的情況下其噴射軌跡沒有交集。注射單元基於注入管線與孔壁的夾角差異以及組分的流動特性調整組分的噴射速率使得組分通過分散孔噴射進分隔管。注入管線與孔壁的夾角也對組分的噴射速率有影響。而與組分的流動特性不匹配的噴射速率必將導致組分的化學成分由於注入時間發生變化而受到影響。因此，根據組分的流動特性調整注入管線與孔壁的夾角能夠使組分在有效時間內注入，尤其避免聚合物組分的降解和變化，避免了阻垢緩蝕效果由於注入時間的影響而降低。恰當的注入時間和反應時間能夠保證阻垢緩蝕劑在效果最佳時進行除垢。

優選的，所述注射單元20中的至少一個所述輸入孔以非對稱的方式設置於所述主孔道40的孔壁的不同水平位置。所述注射單元20基於所述輸入孔與孔壁夾角的差異和高度差異使所述阻垢緩蝕劑的各個組分按分時方式從所述輸入孔噴射注入，並且基於所述輸入孔的高度差異和噴射角度差異預先調整至少兩種組分之間的輸入時間間隔。本發明的控制單元不僅根據反應時間計算時間間隔，而且根據輸入孔的高度差異計算時間間隔。這樣有利於阻垢緩蝕劑各組分的充分反應，減少了預設時間間隔與實際注入情況的時間誤差，從而保證了組分的注入時間和反應時間，使得阻垢緩蝕劑的組分注入時機準確。

優選的，所述輸入單元10與所述注射單元20之間至少連接有用於注水的水注入管線和其徑向尺寸與所述阻垢緩蝕劑的各個組分流動特性參數匹配的第一注入管線、第二注入管線和第三注入管線。所述水注入管線對應的輸入孔的水平位置高於所述第一注入管線、所述第二注入管線和所述第三注入管線的輸入孔的水平位置，用於輸入第一組分的第一輸入管線的第一輸入孔的水平位置低於用於輸入第二組分的第二注入管線的第二輸入孔的水平位置，用於輸入第三組分的第三注入管線的第三輸入孔低於所述第二輸入孔的水平位置以使水、所述第一組分、第二組分和第三組份依次注入所述油氣井中。控制單元基於組分的流動特性控制輸入單元中的存儲組分的存儲裝置與指定的第二注入管線和/或第三注入管線連接，其中，流動特性能夠通過控制單元以參數配置方式進行調整。

優選的，第一注入管線、第二注入管線和第三注入管線與孔壁的夾角按照噴射速率依次減小的方向變化以使得由注入管線對應注入的組分依次注入油氣井中，或者，第一注入管線與第二注入管線以與孔壁的夾角相同的方式將至少兩種組分同時注入分隔管，第一注入管線與孔壁的夾角和第三注入管線與孔壁的夾角按照噴射速率依次減小的方向變化以使得第三注入管線注入的第三組份和由第一注入管線與第二注入管線同時注入的第一組分與第二組份的注入時間形成時間差。組分物質的依次注入，使得阻垢緩蝕劑在解除油氣井的有機物和無機物的阻垢後，提高阻垢緩蝕劑的阻垢緩蝕效果。

例如，控制單元會對組分的各個流動特性參數、輸入管線參數進行分析得到噴射速率、噴射角度等參數，並對組分的噴射軌跡進行預測從而避免組分在同一時刻的噴射軌跡具有交集。或者，控制單元根據組分的噴射軌跡和分散孔的位置以及分布陣列進行預測從而評估組分注入分隔管的注入概率。控制單元選擇注入概率大於注入概率閾值的噴射速率和噴射角度生成控制信息來控制組分的注入。

需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，本領域技術人員可以在本發明公開內容的啟發下想出各種解決方案，而這些解決方案也都屬於本發明的公開範圍並落入本發明的保護範圍之內。本領域技術人員應該明白，本發明說明書及其附圖均為說明性而並非構成對權利要求的限制。本發明的保護範圍由權利要求及其等同物限定。