一种高效共聚物阻垢剂的放大合成及性能评价

杨珍唐善法汪鹏姚逸风

(1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100；

2.中石油煤层气有限责任公司陕西技术服务分公司，陕西西安710082)

一种高效共聚物阻垢剂的放大合成及性能评价

杨珍1唐善法1汪鹏2姚逸风1

(1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100；

2.中石油煤层气有限责任公司陕西技术服务分公司，陕西西安710082)

以水为溶剂，过硫酸铵为引发剂，丙烯酸和丙烯磺酸钠为单体，合成了二元水溶性阻垢剂，分别将其工艺放大10倍和20倍。并考察了该共聚物放大倍数与阻垢性能之间的关系。通过实验表明，该共聚物的阻垢效果明显。

引发剂；工艺放大；阻垢效果

结垢现象是一种普遍的现象，在热力学上是一种自发的过程［1］。无论是在油田开发中，还是集输管道中，只要有水存在，那么生产中的各个部位均可结垢［2］。结垢给生产带来很多问题，储层结垢会堵塞油气通道，注水系统结垢使注水压力上升；管道内结垢，造成垢下腐蚀，甚至穿孔［3］。化学防垢作为简单高效的除垢方法在油田实际生产中应用广泛。笔者通过对自制共聚物阻垢剂工艺放大后产物的阻垢性能做出相应研究，为工业化做准备。

1　实验部分

1.1试验试剂和仪器

丙烯酸，丙烯磺酸钠，过硫酸铵，钙羧酸指示剂，EDTA等以及反应釜。

1.2共聚物阻垢剂合成路线

1.3合成方法

向四口烧瓶中投入定量的丙烯磺酸钠并溶解，搅拌加热至50℃，同时分别向四口烧瓶中滴加定量的丙烯酸和过硫酸铵。恒温反应后，即得蛋黄色透明液体，调至pH=7，即得到二元共聚物ASAS。

其放大样品是在最优合成工艺条件下成倍的改变聚合原料。

1.4产物表征

将合成产物多次萃取提纯并干燥，测其红外光谱。

1.5阻垢率评价方法

参考《SY/T5673-93油田用阻垢剂性能评价方法》［4］。结垢性水体：Ca2+=500mg/L、HCO3-=810mg/L，恒温70℃、7小时，采用静态阻垢法来评价其阻垢率。

2　实验结果与讨论

2.1合成工艺

合成二元聚合物的最优化条件是：单体比为4：1、引发剂8%、温度60℃、时间3小时；通过红外光谱的谱图证实所得二元聚合物为目标产物ASAS。

2.2产物表征

图1　共聚物ASAS的红外图谱

由图1红外图谱分析可知：3447.43cm-1和1733.51cm-1是-COOH的特征峰，1161.40cm-1和1040.11cm-1是磺酸基的特征峰；此外，在1650cm-1处没有出现C=C特征峰，这说明单体中不饱和C=C已经全部聚合。以上这些特征峰都可以证明合成的产物是目标聚合物ASAS。

2.3阻垢性能评价

2.3.1ASAS对碳酸钙垢阻垢效果评价

考察当钙离子浓度为500mg/l时，ASAS浓度变化对碳酸钙垢防垢效果的影响。结果如图2所示。

图2　ASAS加量对阻碳酸钙垢效果的影响

由图2可知，ASAS对500mg/L的钙离子阻垢效果优异。逐步改变ASAS加量，其阻垢效果明显提高，当加量40mg/L时，其对碳酸钙的阻垢率已达90%以上。表明ASAS是一种较好的碳酸钙垢阻垢剂。

2.3.2ASAS工艺放大倍数对阻碳酸钙垢的影响

静态阻垢的实验条件为：Ca2+=500mg/L、HCO3-=810mg/L，改变ASAS浓度。测定不同放大倍数下对钙垢的阻垢效果。如图3所示。

3　结语

图3-11　放大工艺倍数对阻钙垢的影响

3.1最优化条件是：摩尔比为4：1、引发剂8%、温度60℃、时间3小时；通过红外光谱的谱图证实所得二元聚合物为目标产物。

3.2ASAS对碳酸钙垢具有良好防垢效果，Ca2+=500mg/L，ASAS加量50mg/L，其阻垢率为100%。

3.2随着阻垢剂ASAS合成工艺逐级放大（从1倍、5倍以及10倍），对阻垢剂ASAS的阻垢效果影响不大。证明ASAS阻垢剂具有一定工业化价值，为以后工业化体够了有力的数据。

实验结果表明，随着阻垢剂ASAS合成工艺逐级放大（从1、10以及20倍），对阻垢剂ASAS的阻垢效果影响不大。证明ASAS阻垢剂具有一定工业化价值，为以后工业化体够了有力的数据。

［1］马欣.复配型Ba2+（Ca2+、Sr2+）阻垢剂制备及试验研究［D］.西安科技大学，2013.

［2］张建英.马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢剂的研究与应用［D］.浙江大学，2003.

［3］左景栾任韶然樊泽霞丁岗.油井防垢：防垢剂挤注技术［J］.油田化学，2008（2）：193-198.

［4］SY/T 5673-93，中华人民共和国石油天然气行业标准［S］.1993.