复配型Ba2+(Ca2+、Sr2+)阻垢剂制备及试验研究

摘要

在油田的开发过程中,由于地下温度、压力、水的热力学不稳定性和化学不相容性等条件的变化,使底层油套管、地面及井下设备和管道发生结垢现象。其中危害最大的垢是硫酸盐垢。
　　本文探讨了水为介质,以神府3-1煤中提取的腐植酸经磺化处理,制备煤基阻垢剂(SHA),以顺丁烯二酸酐(MAn)、丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(MAc)、次亚磷酸钠(P)等单体组合合成了三组聚合物阻垢剂:MAn-AA-MAc、MAn-P-AA、MAn-P-AA-MAc。探讨了合成中引发剂用量、反应温度、反应时间等因素对共聚物阻垢剂阻垢钡离子性能的影响,找出共聚物阻垢剂最佳的合成条件,并对Ca2+、Ba2+、Sr2+进行阻垢能力验证。采用静态阻垢法评价共聚物的阻垢性能。结果表明:磺化腐植酸在用量为20mg时对浓度为647.545ppm的Ca2+阻垢率达到95.68%、用量为60mg时对浓度为954.446ppm的Ba2+阻垢率达到83.39%、用量为85mg时对浓度为529.891的Sr2+阻垢率达到80.92%;聚合物阻垢剂MAn-AA-MAc在反应条件6h,85℃,引发剂用量为1.2%时,用量为75mg、125mg、80mg对Ca2+、Ba2+、Sr2+达到最大阻垢率,分别为90.34%、74.31%和84.26%;聚合物阻垢剂MAn-P-AA在反应条件6h,75℃,引发剂用量2.4%时,用量为50mg、80mg、80mg对Ca2+、Ba2+、Sr2+达到最大阻垢率,分别为91.71%、76.03%和85.04%;聚合物阻垢剂MAn-P-AA-MAc在反应条件4.5h,85℃,引发剂用量2.4%时,用量为60mg、90mg、70mg对Ca2+、Ba2+、Sr2+达到最大阻垢率,分别为92.76%、78.26%和85.35%。用煤基阻垢剂SHA与三组聚合物阻垢剂复配,当SHA与MAn-AA-MAc为3:1(v/v),用量在60mg时,对954.446ppm的Ba2+的阻垢率为84.33%;当SHA与MAn-P-AA为1:1(v/v),用量在60mg时,对954.446ppm的Ba2+的阻垢率为85.68%;当SHA与MAn-P-AA为2:1(v/v),用量在60mg时,对954.446ppm的Ba2+的阻垢率为88.59%。
　　在Ca2+、Ba2+、Sr2+不同浓度下,对三组复配阻垢剂的阻垢性能进行测试,与单一阻垢剂的阻垢效果相比,复配阻垢剂具有小剂量,阻垢率高的特点。并对垢物进行了扫描电镜和XRD衍射的表征,说明复配阻垢剂对钡/锶离子有良好的阻垢效果。并对复配阻垢剂的作用机理进行了初步探讨,与单一阻垢剂相比,复配阻垢剂中多种官能团在阻垢作用中有明显的配伍性,对钡/锶离子的小剂量效应、鳌合作用和电荷分散作用明显。

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1 绪论

1.1 前言

1.2 油田水结垢的特征和防治技术

1.3 国内外阻垢剂的研究进展

1.4 阻垢剂的阻垢机理

1.5 不同功能基团的阻垢作用

1.6 产物的表征与性能测定方法

1.7 本课题的背景、研究意义及研究内容

2 磺化腐植酸制备

2.1 腐植酸

2.2 煤的人工风化

2.3 煤质分析

2.4 黄腐酸提纯

2.5 黄腐酸的红外光谱分析

2.6 黄腐酸的磺化改性

2.7 制备磺化腐植酸的流程图

2.8 实验结果与数据分析

2.9 本章小节

3 MAn-AA-MAc共聚合成

3.1 实验药品试剂和仪器

3.2 合成方法

3.3 合成条件探索

3.4 正交试验

3.5 实验结果与数据分析

3.6 本章小节

4 MAn-P-AA共聚物的合成

4.1 实验药品试剂和仪器

4.2 合成方法

4.3 合成条件探索

4.4 正交试验

4.5 实验结果与数据分析

4.6 本章小节

5 MAn-P-AA-MAc共聚物的合成

5.1 实验药品试剂和仪器

5.2 合成方法

5.4 正交试验

5.5 实验结果与数据分析

5.6 本章小节

6 阻垢剂复配及阻垢作用

6.1 阻垢剂的复配

6.2 离子浓度对阻垢率的影响

6.3 复配阻垢剂对垢物扫描电镜和 XRD分析

6.4 本章小节

7 结论

致 谢

参考文献

附 录