CN102616945A

CN102616945A - 一种油田水复合型阻垢剂的制备方法

Info

Publication number: CN102616945A
Application number: CN2012100978316A
Authority: CN
Inventors: 李慧芝; 许崇娟; 庄海燕; 李冬梅
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开了一种油田水复合型阻垢剂的制备方法，其特征是：该阻垢剂是一种复合型，该阻垢剂由各组分的质量比为：聚环氧琥珀酸：14～25％；聚天冬氨酸：7～15％；马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯25～42％：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：10-18％；六偏磷酸钠：5～13％；其余的是水，氢氧化钠调节pH。本发明还公开了这种复合型阻垢剂的制备方法，本发明制备的阻垢剂对BaSO₄、SrSO₄、CaCOX和Ca₃(PO₄)₂垢都具有优异的阻垢效果，还具有缓蚀性能、耐高温、稳定性好等特点，整个生产过程无“三废”排放。本发明产品处理油田用水工艺简单，用药量少，成本低、效果好，具有较好的经济效益和广泛的社会效益。

Description

一种油田水复合型阻垢剂的制备方法

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，涉及一种复合型缓蚀阻垢剂的制备方法。

背景技术

油田开发到中后期，注水量增加，原油含水量增多，水质日益复杂，原油质量变重变差，垢的成分也由单一变为复杂，水中除CaCO₃、CaSO₄、BaSO₄、SrSO垢X外，还有Fe(OH)₂、Fe₂O₃、FeS、MgCO₃、MgSO₄、Ca₃(PO₄)₂、SiO₂等垢。油田生产时，只要有水的存在，采油过程中处于各种环境和条件下的油田水就会发生某些化学变化和物理变化，导致沉淀物的生成，这些沉淀物沉积或聚集在地层中、管道上及各种设备的表面上即是结垢。结垢会造成油气产量下降，造成生产管线或设备堵塞，注水压力上升，严重时会造成抽油杆拉断，油井关闭，甚至报废。

自20世纪50年代以来首次采用无机磷酸盐如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠作为阻垢剂以来，阻垢剂得到迅速发展。水处理剂不断发展，多以天然聚合物木质素、植酸钠等作为阻垢分散剂，阻垢效果不够理想。70年代初聚丙烯酸(PAA)和聚马来酸(PMA)的开发成功，使阻垢剂取得突破性进展，并带动了一系列含有多种基团的二元、三元甚至四元共聚物的开发和使用。目前，中国专利公开了申请号为200410066828.3“一种用于工业冷却水***的缓蚀阻垢剂”、申请号为200610137772.5“一种阻垢剂及其在水处理中的应用”、申请号为200710051679.7“高效马来酸酐系聚合物阻垢剂的制备方法”、申请号为200710022984.3“一种无磷环保型缓蚀阻垢剂及其制备方法”、申请号为2007101339925.5“烯丙氧基聚醚类阻垢剂及制备方法”200810123729.2“一种四元聚合物型缓蚀阻垢剂及其制备方法”等等，上述专利技术均采用共聚。目前，国内油田常用的阻垢剂主要有有机磷酸盐、高分子聚合物类、有机磷酸盐与聚羧酸盐复合类，如：申请号为200610127172.0“一种环保型复合缓蚀阻垢剂”、申请号为200610012917.9“可生物降解复合缓蚀阻垢剂及其制备方法”，张彦河等同志研究了“乌头酸-丙烯酸共聚物的合成及性能的研究“，工业水处理，2005，25(2)：48～49，在加入量为15mg/L时，阻垢率达到65.71％，该共聚物与HEDP、PBTCA复合后，有协同阻垢效果，其阻垢率分别为76.80％和83.91％；王宪革等同志研究了“复配阻垢剂的性能及阻垢机理研究“，东北大学学报(自然科学版)，2010，31(6)：909～912，对CaCO₃的阻垢效果比较好，对CaSO₄、Fe₂O₃的阻垢效果较差，而且这种复配阻垢剂的保质期很短，一个月内就出现絮状沉淀；但是，现有的阻垢剂普遍存在适用范围窄，阻垢能力弱，而由于油田用水水质的复杂性和多变性，单一的阻垢剂的阻垢性能已经远远不能满足油田水处理的要求了，必须运用多元聚合与几种阻垢剂进行复配将更多含不同活性基团的引入复合阻垢剂中，赋予水处理剂更多更新的优异的性能。本发明在调研国内外复合型水处理剂最新研究成果和经验后，经过反复实验，成功开发出适合复杂水环境中应用的，含-COOH、-SO₃H、-OH、-PO₄、-NH₂等活性基团、性能优异的多元复合型阻垢剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合型油田用缓蚀阻垢剂的制备方法，其特征在于，这种复合阻垢剂是由聚环氧琥珀酸(PEAS)、聚天冬氨酸(PASP)、马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯(MA-AA-MAC)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、六偏磷酸钠、氢氧化钠和水组成，其中各组分按质量百分比：聚环氧琥珀酸(PESA)：14～25％；聚天冬氨酸(PASP)：7～15％；马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯(MA-AA-MAC)25～42％：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)：10-18％；六偏磷酸钠：5～13％；其余的是水，氢氧化钠调节pH。

一种复合型阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和六偏磷酸钠按质量比为1∶0.4～0.75溶解于水中浓度为35～50％之间，配成溶液(I)；

(2)将聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯(MA-AA-MAC)按质量比为1∶0.4～0.75∶1.3～2.0混合均匀，配成溶液(II)；

(3)然后将溶液(I)与溶液(II)按质量比1∶0.8～1.6混合均匀，在搅拌下于65～85℃恒温反应120～150min，停止反应，冷至50℃左右向产物中滴加50％NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。

本发明制备的阻垢剂用于油田水阻垢，可抑制CaCO₃、BaSO₄、SrSO₄、Ca₃(PO₄)₂等水垢的形成。

本发明具有如下优点：(1)用药量少、成本低、阻垢能力强，对钡锶钙镁铁等垢有十分优异的阻垢效果，产品质量好，保质期一年以上；(2)热稳定性好，产品可生物降解；(3)合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，整个生产过程中无“三废”排放，属于清洁生产工艺；(4)该阻垢剂为液态，可通过计量泵打入管道，适合复杂水质的阻垢。

具体实施方式

实施例1

(1)称取10g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和5g六偏磷酸钠置于烧杯中，溶解于25mL去离子水中，配成溶液(I)；

(2)取10mL聚环氧琥珀酸、5mL聚天冬氨酸和18mL马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯于反应器中混合均匀，配成溶液(II)；

(3)然后将溶液(I)加入溶液(II)中，混合均匀，在搅拌下于65℃恒温反应120min，停止反应，冷至50℃左右向产物中滴加50％NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。

实施例2

(1)称取12g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和5g六偏磷酸钠置于烧杯中，溶解于23mL去离子水中，配成溶液(I)；

(2)取12mL聚环氧琥珀酸、8mL聚天冬氨酸和20mL马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯于反应器中混合均匀，配成溶液(II)；

(3)然后将溶液(I)加入溶液(II)中，混合均匀，在搅拌下于70℃恒温反应150min，停止反应，冷至50℃左右向产物中滴加50％NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。

实施例3

(1)称取25g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和10g六偏磷酸钠置于烧杯中，溶解于35mL去离子水中，配成溶液(I)；

(2)取20mL聚环氧琥珀酸、15mL聚天冬氨酸和40mL马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯于反应器中混合均匀，配成溶液(II)；

(3)然后将溶液(I)加入溶液(II)中，混合均匀，在搅拌下于80℃恒温反应135min，停止反应，冷至50℃左右向产物中滴加50％NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。

实施例4

(1)称取10g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和7g六偏磷酸钠置于烧杯中，溶解于20mL去离子水中，配成溶液(I)；

(2)取15mL聚环氧琥珀酸、9mL聚天冬氨酸和23mL马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯于反应器中混合均匀，配成溶液(II)；

(3)然后将溶液(I)加入溶液(II)中，加入一定量的去离子水，混合均匀，在搅拌下于55℃恒温反应150min，停止反应，冷至50℃左右向产物中滴加50％NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。

实施例5

(2)取40mL聚环氧琥珀酸、16mL聚天冬氨酸和52mL马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯于反应器中混合均匀，配成溶液(II)；

(3)然后将溶液(I)加入溶液(II)中，加入一定量的去离子水，混合均匀，在搅拌下于85℃恒温反应120min，停止反应，冷至50℃左右向产物中滴加50％NaOH溶液，将pH调至近中性，得到一种淡黄色透明液体，即为复合型阻垢剂。

实施例7

阻垢性能测试实验

碳酸钙、磷酸钙的静态阻垢性能测试方法依据GB/T 16632-2008和GB/T 22626-2008分别测定阻垢剂的阻垢性能，碳酸钙阻垢的实验条件为：Ca²⁺浓度为250mg/L，HCO₃ ^-浓度为250mg/L，pH＝7～9之间，温度80℃，时间为10h；磷酸钙阻垢的实验条件为：Ca²⁺浓度为250mg/L，PO₄ ^3-浓度5mg/L，温度80℃，时间为10h，阻垢性能如表1所示；硫酸钡和硫酸锶的静态阻垢性能测试方法依据行业标准SY/T5673-93进行测定阻垢剂的阻垢性能，硫酸钡阻垢的实验条件为：Ba²⁺浓度为370mg/L，Sr²⁺浓度为370mg/L，SO₄ ^2-浓度为540mg/L，pH＝7～9之间，温度70℃，时间为16h，阻垢性能如表1所示。

按相同的测试方法测试了单一组成阻垢剂的阻垢性能，结果列入表1。

表1阻垢性能测试结果

从表1的试验结果可以看出，本发明所制备制备的一种复合阻垢剂，对CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂、BaSO₄和SrSO₄的阻垢效果都非常好，加入量10mg/L时阻垢率都在97％以上，而单一阻垢剂的阻垢效果就比较单一，PASP对CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂的效果很好，对BaSO₄和SrSO₄的效果就差些，MA-AA-MAC对BaSO₄和SrSO₄的效果很好，对CaCO₃、Ca₃(PO₄)₂的效果就差些，从中可见复合阻垢剂有协同阻垢效果。

使用方法：将阻垢剂产品配成10％水溶液，投放阻垢剂量为5～20mg/L，根据水质中的各种离子的含量确定具体投放量，根据生产工艺需要选取合适的投放点。

Claims

1.一种油田水复合型阻垢剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和六偏磷酸钠按质量比为1∶0.4～0.75溶解于水中浓度为35～50％之间，配成溶液(I)；

(2)将聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯按质量比为1∶0.4～0.75∶1.3～2.0混合均匀，配成溶液(II)；

2.根据权利要求1所述的一种油田水复合型阻垢剂的制备方法，其特征是：聚环氧琥珀酸：14～25％；聚天冬氨酸：7～15％；马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯25～42％：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：10-18％；六偏磷酸钠：5～13％；其余的是水，氢氧化钠调节pH，各组分含量之和为百分之百。

3.根据权利要求1步骤(3)中所述的制备方法，其特点在于复配反应温度为65～85℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特点在于2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和六偏磷酸钠质量比为1∶0.4～0.75之间。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特点在于聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和马来酸-丙烯酸-丙烯酸甲酯质量比为1∶0.4～0.75∶1.3～2.0之间。

6.根据权利要求1步骤(3)中所述的制备方法，其特点在于用NaOH溶液调节pH时的温度为40～55℃。