阻垢劑的合成與性能評價

秦珊珊（中國石油青海油田公司采油三廠，青海海西816400）

阻垢劑的合成與性能評價

秦珊珊（中國石油青海油田公司采油三廠，青海海西816400）

結垢問題與原油的生產過程相伴而生。垢的存在降低了地層滲透率，對油層造成傷害。在我國部分油田存在硫酸鋇、硫酸鍶垢問題，BaSO4、SrSO4是最難處理和阻垢的垢型。本文目的為合成一種對Ba2+、Sr2+垢有阻垢作用的阻垢劑。

二元共聚物；阻垢劑；阻垢率

一、阻垢劑阻垢性能的評價方法

靜態法［12］是目前廣泛使用的方法。其原理為：配置一定體積、濃度的含鈣鎂離子硬水，加入等當量的碳酸根或硫酸根溶液。在一定溫度和PH條件下，經過一定時間，是CaCO3或硫酸鈣沉淀完全。然后用已知濃度的EDTA溶液測定水中的剩余硬度，得到用作比較的空白試驗值。在同樣組成的溶液中，加入一定量的阻垢劑，測定其剩余硬度值。所得數值與空白值相比即為阻垢率。水中剩余硬度值越大，則阻垢效果越好。

在采油開采中，產出水與注入水中常常含有Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32+、SO42-等成垢陰、陽離子，這可能導致CaCO3和BaSO4等單一組分垢的生產，更可能造成混合型垢的生產。為此在評價阻垢劑的性能時，不但需要準確測定四種成垢陽離子的總含量，而且還需要測定Ca2+與Mg2+，Ba2+與Sr2+的分含量。對于只含Ca2+、Mg2+兩種成垢陽離子的體系，用EDTA直接絡合滴定法能夠滿足精確度的要求。石油地質分別鑒定方法標準SY5523-92中給出了測鎂、鈣、鋇、鍶四種離子合量的絡合滴定方法。在測定四種成垢陽離子的總量時，在某種情況下，這一方法能夠得到滿足的分析結果，但在相當多的情況下，這一方法無法給出準確的分析結果。另外，如果利用這一方法測定單種成垢陽離子的濃度，則在測定Ba2+（Sr2+）的濃度時，這一方法幾乎不能使用。

二、合成原理

三、聚合物的紅外光譜表征

為了驗證烯丙基磷酸鹽與丙烯酸是否發生了二元共聚，將烘干了的聚合物進行紅外光譜實驗，根據紅外光譜圖來驗證是否發生共聚。聚合物紅外光譜圖如圖3.1。

圖3.1為二元聚合物紅外光譜圖，譜圖中沒有出現-C=C-雙鍵的吸收峰，說明單體參加聚合反應，經分離提純處理后得到的是聚合物而不存在為聚合的單體。譜圖中3392.43 cm-1為丙烯酸中C=O的吸收峰，2684.82 cm-1為烯丙基磷酸鹽中O-H的吸收峰，980.02 cm-1、817.90 cm-1為烯丙基磷酸鹽P-O的吸收峰。紅外光譜圖驗證了烯丙基磷酸鹽與丙烯酸二元共聚阻垢劑的形成。

圖3.1 聚合物紅外光譜圖

四、二元聚合阻垢劑阻垢性能的評價

1.溫度對阻垢率的影響

阻垢劑的阻垢率隨溫度的變化而變化。①配制Ba2+垢沉淀溶液，在不同溫度下對二元共聚阻垢劑的阻垢率進行評價（合成條件：反應時間16h；阻垢劑加量10%；pH=10；鹽加量1%），考慮二元共聚阻垢劑對BaSO4垢的阻垢率。評價結果如圖4-1所示；②配制Sr2+垢沉淀溶液，在不同溫度下對二元共聚阻垢劑的阻垢率進行評價（合成條件：反應時間16h；阻垢劑加量10%；pH=5；鹽加量1%），考慮二元共聚阻垢劑對SrSO4垢的阻垢率。表明60℃時合成二元共聚阻垢劑的對鋇垢的阻垢率最大，隨著溫度的升高阻垢率逐漸降低，表明合成的烯丙基磷酸鹽/丙烯酸二元共聚阻垢劑不適用于高溫環境。60℃時合成二元共聚阻垢劑的對鍶垢的阻垢率最大，隨著溫度的升高阻垢率逐漸降低，表明合成的烯丙基磷酸鹽/丙烯酸二元共聚阻垢劑不適用于高溫環境。

2.阻垢劑加量對阻垢率的影響

阻垢劑的阻垢率隨阻垢劑加量的變化而變化。①配制Ba2+垢沉淀溶液，在不同阻垢劑加量下對二元共聚阻垢劑的阻垢率進行評價（合成條件：反應時間16h；反應溫度T=60℃；pH=10；鹽加量1%），考慮二元共聚阻垢劑對BaSO4垢的阻垢率。②配制Sr2+垢沉淀溶液，在不同阻垢劑加量下對二元共聚阻垢劑的阻垢率進行評價（合成條件：反應時間16h；反應溫度T=60℃；pH=5；鹽加量1%），考慮二元共聚阻垢劑對SrSO4垢的阻垢率。隨著阻垢劑加量的增加，該阻垢劑對鋇垢的阻垢率逐漸增加，阻垢劑用量為15%時阻垢率最大，隨后阻垢率隨用量的增加而降低，說明阻垢劑過多對阻垢效率有副作用。隨著阻垢劑加量的增加，該阻垢劑對鍶垢的阻垢率逐漸增加，阻垢劑用量為10%時阻垢率最大，隨后阻垢率隨用量的增加而降低，說明阻垢劑過多對阻垢效率有副作用。

［1］陳元千，水驅特征曲線關系式的推導［J］.石油學報，1985，6（2）：69-781.

［2］馮改寧，唐和清，朱麗華，現場阻垢劑性能評價中絡合滴定方法的研究，《湖北省第七屆化學與化工分析化學分會討論會論文集》，2003，12.