阻垢剂的合成与性能评价

秦珊珊（中国石油青海油田公司采油三厂，青海海西816400）

阻垢剂的合成与性能评价

秦珊珊（中国石油青海油田公司采油三厂，青海海西816400）

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，BaSO4、SrSO4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。

二元共聚物；阻垢剂；阻垢率

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CaCO3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CaCO3和BaSO4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。

图3.1 聚合物红外光谱图

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%；pH=10；盐加量1%），考虑二元共聚阻垢剂对BaSO4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%；pH=5；盐加量1%），考虑二元共聚阻垢剂对SrSO4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℃；pH=10；盐加量1%），考虑二元共聚阻垢剂对BaSO4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℃；pH=5；盐加量1%），考虑二元共聚阻垢剂对SrSO4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。

［1］陈元千，水驱特征曲线关系式的推导［J］.石油学报，1985，6（2）：69-781.

［2］冯改宁，唐和清，朱丽华，现场阻垢剂性能评价中络合滴定方法的研究，《湖北省第七届化学与化工分析化学分会讨论会论文集》，2003，12.