一種高效共聚物阻垢劑的放大合成及性能評價(jià)

楊珍唐善法汪鵬姚逸風(fēng)

(1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100；

2.中石油煤層氣有限責(zé)任公司陜西技術(shù)服務(wù)分公司，陜西西安710082)

一種高效共聚物阻垢劑的放大合成及性能評價(jià)

楊珍1唐善法1汪鵬2姚逸風(fēng)1

(1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100；

2.中石油煤層氣有限責(zé)任公司陜西技術(shù)服務(wù)分公司，陜西西安710082)

以水為溶劑，過硫酸銨為引發(fā)劑，丙烯酸和丙烯磺酸鈉為單體，合成了二元水溶性阻垢劑，分別將其工藝放大10倍和20倍。并考察了該共聚物放大倍數(shù)與阻垢性能之間的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)表明，該共聚物的阻垢效果明顯。

引發(fā)劑；工藝放大；阻垢效果

結(jié)垢現(xiàn)象是一種普遍的現(xiàn)象，在熱力學(xué)上是一種自發(fā)的過程［1］。無論是在油田開發(fā)中，還是集輸管道中，只要有水存在，那么生產(chǎn)中的各個(gè)部位均可結(jié)垢［2］。結(jié)垢給生產(chǎn)帶來很多問題，儲(chǔ)層結(jié)垢會(huì)堵塞油氣通道，注水系統(tǒng)結(jié)垢使注水壓力上升；管道內(nèi)結(jié)垢，造成垢下腐蝕，甚至穿孔［3］。化學(xué)防垢作為簡單高效的除垢方法在油田實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。筆者通過對自制共聚物阻垢劑工藝放大后產(chǎn)物的阻垢性能做出相應(yīng)研究，為工業(yè)化做準(zhǔn)備。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)試劑和儀器

丙烯酸，丙烯磺酸鈉，過硫酸銨，鈣羧酸指示劑，EDTA等以及反應(yīng)釜。

1.2共聚物阻垢劑合成路線

1.3合成方法

向四口燒瓶中投入定量的丙烯磺酸鈉并溶解，攪拌加熱至50℃，同時(shí)分別向四口燒瓶中滴加定量的丙烯酸和過硫酸銨。恒溫反應(yīng)后，即得蛋黃色透明液體，調(diào)至pH=7，即得到二元共聚物ASAS。

其放大樣品是在最優(yōu)合成工藝條件下成倍的改變聚合原料。

1.4產(chǎn)物表征

將合成產(chǎn)物多次萃取提純并干燥，測其紅外光譜。

1.5阻垢率評價(jià)方法

參考《SY/T5673-93油田用阻垢劑性能評價(jià)方法》［4］。結(jié)垢性水體：Ca2+=500mg/L、HCO3-=810mg/L，恒溫70℃、7小時(shí)，采用靜態(tài)阻垢法來評價(jià)其阻垢率。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1合成工藝

合成二元聚合物的最優(yōu)化條件是：單體比為4：1、引發(fā)劑8%、溫度60℃、時(shí)間3小時(shí)；通過紅外光譜的譜圖證實(shí)所得二元聚合物為目標(biāo)產(chǎn)物ASAS。

2.2產(chǎn)物表征

圖1　共聚物ASAS的紅外圖譜

由圖1紅外圖譜分析可知：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處沒有出現(xiàn)C=C特征峰，這說明單體中不飽和C=C已經(jīng)全部聚合。以上這些特征峰都可以證明合成的產(chǎn)物是目標(biāo)聚合物ASAS。

2.3阻垢性能評價(jià)

2.3.1ASAS對碳酸鈣垢阻垢效果評價(jià)

考察當(dāng)鈣離子濃度為500mg/l時(shí)，ASAS濃度變化對碳酸鈣垢防垢效果的影響。結(jié)果如圖2所示。

圖2　ASAS加量對阻碳酸鈣垢效果的影響

由圖2可知，ASAS對500mg/L的鈣離子阻垢效果優(yōu)異。逐步改變ASAS加量，其阻垢效果明顯提高，當(dāng)加量40mg/L時(shí)，其對碳酸鈣的阻垢率已達(dá)90%以上。表明ASAS是一種較好的碳酸鈣垢阻垢劑。

2.3.2ASAS工藝放大倍數(shù)對阻碳酸鈣垢的影響

靜態(tài)阻垢的實(shí)驗(yàn)條件為：Ca2+=500mg/L、HCO3-=810mg/L，改變ASAS濃度。測定不同放大倍數(shù)下對鈣垢的阻垢效果。如圖3所示。

3　結(jié)語

圖3-11　放大工藝倍數(shù)對阻鈣垢的影響

3.1最優(yōu)化條件是：摩爾比為4：1、引發(fā)劑8%、溫度60℃、時(shí)間3小時(shí)；通過紅外光譜的譜圖證實(shí)所得二元聚合物為目標(biāo)產(chǎn)物。

3.2ASAS對碳酸鈣垢具有良好防垢效果，Ca2+=500mg/L，ASAS加量50mg/L，其阻垢率為100%。

3.2隨著阻垢劑ASAS合成工藝逐級放大（從1倍、5倍以及10倍），對阻垢劑ASAS的阻垢效果影響不大。證明ASAS阻垢劑具有一定工業(yè)化價(jià)值，為以后工業(yè)化體夠了有力的數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著阻垢劑ASAS合成工藝逐級放大（從1、10以及20倍），對阻垢劑ASAS的阻垢效果影響不大。證明ASAS阻垢劑具有一定工業(yè)化價(jià)值，為以后工業(yè)化體夠了有力的數(shù)據(jù)。

［1］馬欣.復(fù)配型Ba2+（Ca2+、Sr2+）阻垢劑制備及試驗(yàn)研究［D］.西安科技大學(xué)，2013.

［2］張建英.馬來酸酐-丙烯酸共聚物阻垢劑的研究與應(yīng)用［D］.浙江大學(xué)，2003.

［3］左景欒任韶然樊澤霞丁崗.油井防垢：防垢劑擠注技術(shù)［J］.油田化學(xué)，2008（2）：193-198.

［4］SY/T 5673-93，中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.1993.