阻垢剂的合成与性能评价

2023-01-13

一、阻垢剂阻垢性能的评价方法

静态法[12]是目前广泛使用的方法。其原理为:配置一定体积、浓度的含钙镁离子硬水, 加入等当量的碳酸根或硫酸根溶液。在一定温度和PH条件下, 经过一定时间, 是Ca CO3或硫酸钙沉淀完全。然后用已知浓度的EDTA溶液测定水中的剩余硬度, 得到用作比较的空白试验值。在同样组成的溶液中, 加入一定量的阻垢剂, 测定其剩余硬度值。所得数值与空白值相比即为阻垢率。水中剩余硬度值越大, 则阻垢效果越好。

在采油开采中, 产出水与注入水中常常含有Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32+、SO42-等成垢阴、阳离子, 这可能导致Ca CO3和Ba SO4等单一组分垢的生产, 更可能造成混合型垢的生产。为此在评价阻垢剂的性能时, 不但需要准确测定四种成垢阳离子的总含量, 而且还需要测定Ca2+与Mg2+, Ba2+与Sr2+的分含量。对于只含Ca2+、Mg2+两种成垢阳离子的体系, 用EDTA直接络合滴定法能够满足精确度的要求。石油地质分别鉴定方法标准SY5523-92中给出了测镁、钙、钡、锶四种离子合量的络合滴定方法。在测定四种成垢阳离子的总量时, 在某种情况下, 这一方法能够得到满足的分析结果, 但在相当多的情况下, 这一方法无法给出准确的分析结果。另外, 如果利用这一方法测定单种成垢阳离子的浓度, 则在测定Ba2+ (Sr2+) 的浓度时, 这一方法几乎不能使用。

二、合成原理

三、聚合物的红外光谱表征

为了验证烯丙基磷酸盐与丙烯酸是否发生了二元共聚, 将烘干了的聚合物进行红外光谱实验, 根据红外光谱图来验证是否发生共聚。聚合物红外光谱图如图3.1。

图3.1为二元聚合物红外光谱图, 谱图中没有出现-C=C-双键的吸收峰, 说明单体参加聚合反应, 经分离提纯处理后得到的是聚合物而不存在为聚合的单体。谱图中3392.43 cm-1为丙烯酸中C=O的吸收峰, 2684.82 cm-1为烯丙基磷酸盐中O-H的吸收峰, 980.02 cm-1、817.90 cm-1为烯丙基磷酸盐P-O的吸收峰。红外光谱图验证了烯丙基磷酸盐与丙烯酸二元共聚阻垢剂的形成。

四、二元聚合阻垢剂阻垢性能的评价

1. 温度对阻垢率的影响

阻垢剂的阻垢率随温度的变化而变化。 (1) 配制Ba2+垢沉淀溶液, 在不同温度下对二元共聚阻垢剂的阻垢率进行评价 (合成条件:反应时间16h;阻垢剂加量10%;p H=10;盐加量1%) , 考虑二元共聚阻垢剂对Ba SO4垢的阻垢率。评价结果如图4-1所示; (2) 配制Sr2+垢沉淀溶液, 在不同温度下对二元共聚阻垢剂的阻垢率进行评价 (合成条件:反应时间16h;阻垢剂加量10%;p H=5;盐加量1%) , 考虑二元共聚阻垢剂对Sr SO4垢的阻垢率。表明60℃时合成二元共聚阻垢剂的对钡垢的阻垢率最大, 随着温度的升高阻垢率逐渐降低, 表明合成的烯丙基磷酸盐/丙烯酸二元共聚阻垢剂不适用于高温环境。60℃时合成二元共聚阻垢剂的对锶垢的阻垢率最大, 随着温度的升高阻垢率逐渐降低, 表明合成的烯丙基磷酸盐/丙烯酸二元共聚阻垢剂不适用于高温环境。

2. 阻垢剂加量对阻垢率的影响

阻垢剂的阻垢率随阻垢剂加量的变化而变化。 (1) 配制Ba2+垢沉淀溶液, 在不同阻垢剂加量下对二元共聚阻垢剂的阻垢率进行评价 (合成条件:反应时间16h;反应温度T=60℃;p H=10;盐加量1%) , 考虑二元共聚阻垢剂对Ba SO4垢的阻垢率。 (2) 配制Sr2+垢沉淀溶液, 在不同阻垢剂加量下对二元共聚阻垢剂的阻垢率进行评价 (合成条件:反应时间16h;反应温度T=60℃;p H=5;盐加量1%) , 考虑二元共聚阻垢剂对Sr SO4垢的阻垢率。随着阻垢剂加量的增加, 该阻垢剂对钡垢的阻垢率逐渐增加, 阻垢剂用量为15%时阻垢率最大, 随后阻垢率随用量的增加而降低, 说明阻垢剂过多对阻垢效率有副作用。随着阻垢剂加量的增加, 该阻垢剂对锶垢的阻垢率逐渐增加, 阻垢剂用量为10%时阻垢率最大, 随后阻垢率随用量的增加而降低, 说明阻垢剂过多对阻垢效率有副作用。

摘要：结垢问题与原油的生产过程相伴而生。垢的存在降低了地层渗透率, 对油层造成伤害。在我国部分油田存在硫酸钡、硫酸锶垢问题, Ba SO4、Sr SO4是最难处理和阻垢的垢型。本文目的为合成一种对Ba2+、Sr2+垢有阻垢作用的阻垢剂。

关键词：二元共聚物,阻垢剂,阻垢率