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新型无磷阻垢剂的合成及性能评价

冷曼希  
【摘要】: 结垢是油田产出水过程中遇到的常见问题之一。油田进入含水期开发后,由于水的热力学不稳定性和化学不相容性,容易造成地面系统、油井井筒及注水井井底的结垢问题,给油气田生产造成了严重的影响和巨大的经济损失。目前,预防结垢最常用的方法之一是投加阻垢剂。由于水资源日趋紧张所导致的工况条件的恶化给阻垢剂的发展带来了新的挑战。随着人类对环境重视程度的提高、水资源的保护和节约力度的加大,以及环保法规的日益严格,低磷、无磷阻垢剂的开发已成为国内外水处理剂研制方面的热点课题。 本论文研究的目的是合成一种无磷且对油田常见垢盐有良好阻垢性能的阻垢剂。并在各种条件下对其进行性能评价,初步探索其阻垢机理。 本论文在不引入磷的条件下,根据阻垢剂结构与性能的关系,用顺丁烯二酸酐、丙烯酸、2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸、丙烯酰胺为原料,在过氧化氢引发剂引发聚合反应的条件下合成了一种无磷且对油田常见垢盐有良好阻垢性能的阻垢剂。 在合成研究中,通过溶液聚合的方式合成了本论文所研究的聚合物阻垢剂,并研究了影响阻垢剂性能的各种因素,包括各种单体配比、单体投料方式、引发剂种类及用量 反应温度、反应时间等。得到阻垢剂最佳合成工艺,通过对聚合物投料组成的选择,得出确定了阻垢剂合成工艺条件:马来酸酐、AMPS、丙烯酸、丙烯酰胺的摩尔比为2:0.4:1:1,反应温度85℃,反应时间4.5h,引发剂加量为单体总质量的8%。并用红外光谱对产品的结构进行分析,共聚物阻垢剂中含羧基、磺酸基和酰胺基等官能团,最后用乌氏粘度法测试了其粘均相对分子量。 在对聚合物阻垢剂的阻垢性能评价中,采用的是静态实验法,结果表明:该阻垢剂对钙垢有良好的阻垢效果,对钡锶垢也有较好的阻垢效果;在体系温度大于100℃、pH值大于10的情况下阻垢剂的阻垢率下降,聚合物阻垢剂能长时间起阻垢作用;对高浓度钙离子的碳酸钙垢在增加阻垢剂用量的情况下有良好的阻垢效果。 通过对聚合物阻垢剂在模拟油田注水水质中的阻垢性能进行的评价,结果显示,本论文在去磷前提下所合成的聚合物阻垢剂具有可行性。


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