MA-AA-MAC对硫酸钡垢阻垢机理研究.pdf

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1、2012年1月杨耀东等．MA—AA—MAC对硫酸钡垢阻垢机理研究27MA—AA—MAC对硫酸钡垢阻垢机理研究杨耀东，唐善法，王晓杰(1．中国地质大学(北京)能源学院，北京100083；2．长江大学石油工程学院，荆州434023)[摘要]测定不同浓度马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(MAC)三元共聚物在硫酸钡过饱和溶液的电导率，分析其对硫酸钡结晶动力学的影响。研究结果显示，硫酸钡结晶表面自由能与硫酸钡过饱和溶液的诱导时间均随着MA—AA—MAC浓度的增加而增加，而硫酸钡晶体的生长速率随MA—AA—MAC浓度的增加而下降

2、。这说明三元共聚物阻垢机理主要是由于阻垢剂对硫酸钡品种表面具有Langmuir等温单分子吸附作用，阻垢剂通过吸附于微晶表面的活性增长点阻止微晶的继续生长，从而达到阻垢目的。[关键词]电导率硫酸钡结晶动力学MA—AA—MAC阻垢剂在石油工业中，钡锶垢(主要化学成分是硫速率方程式计算晶体生长速率常数的近似值，并酸锶和硫酸钡)的沉积严重影响采油机器的的正确定阻垢剂MA—AA—MAC在硫酸钡表面的吸常运行并导致原油的运输和炼油成本大幅上升。附模型，从而总结出阻垢剂MA—AA—MAC对硫在我国涠洲12—1油田、青海尕斯E1油田、青海酸钡垢

3、的阻垢机理。跃进2号油田，以及胜利油田纯梁油区、桩西油1实验部分区、清河油区、东辛油区等地区都发生过硫酸锶、1．1试剂和仪器硫酸钡结垢的问题。BaSO的溶度积非常小，一MA—AA—MAC，自制；BaC12和Na2S04均为旦形成很难用一般的方法清除⋯。阻垢剂是能分析纯。DDS一11A型数字电导率仪，上海大普够阻止或抑制水垢生长的化学药剂，按阻垢机理仪器有限公司。不同分为阻垢缓蚀剂和阻垢分散剂。缓蚀阻垢剂1．2实验方法的阻垢机理有静电斥力作用、凝聚分散作用、晶格用电子天平分别称取4组BaC1和Na：s0畸变作用、络合增溶作用等。M

4、A—AA—MAC并分别配成一定浓度的水溶液。在恒温80qC条是一种水溶性聚合物阻垢缓蚀剂。这种阻垢剂中件下，将已配制的BaC1：，Na：SO溶液按一定比例的羧基官能团对ca，Mg，Ba等离子具有较强混合。分别测定4种过饱和溶液电导率随时间变的螯合能力，不仅有分散、凝聚作用，还能在无机垢化曲线，从BaC1溶液与Nas0溶液混合初始开结晶过程中干扰晶格的正常排列起到阻垢作用。始记录，每5S读取1次电导率值。其中，溶液的近年来，人们已研究和开发出一系列以有机过饱和指数定义为：膦酸和聚合物为主的阻垢剂，可以抑制和延缓硫酸钡垢的生成'3J

5、。有不少文献报道阻垢剂的阻s，_lg()Ap(BaSO4)垢性能，但鲜见对其阻垢机理进行深入研究的报：lg(!坐)(1)道。我们知道垢层的形成首先源于难溶盐的结p(BaSO4)晶，而难溶盐的结晶过程又依赖于成垢离子的活式中，为过饱和指数；K。p(B。)为硫酸钡溶度、体系的温度及杂质的含量等因素。晶体的度积，mol／L；Ba2+和so2一分别为Ba和析出会改变溶液中阴、阳离子的浓度，从而改变溶s04卜的活度，mol／L；fBz+和fSoz一分别为Ba和液的电导率。因此，电导率法广泛用于阻垢剂阻SO的活度系数，由Debye—Huck

6、el方程求得。垢效果的评价和晶体生长动力学的研究中J。现用电导率法考察了不同浓度的MA—AA—MAC对硫酸钡结晶过程的影响。通过经典的均相成核收稿日期：201l一11—17。理论计算出结晶时的表面自由能，利用一级反应作者简介：杨耀东，大学在读，石油工程专业。细石油化工进展ADVA第l3卷一第’1期’28ANCESINFINEPETROCHEMICALS根据经典的均相成核理论，成核速率、晶粒参由表2可知，4种过饱和溶液的诱导期随着数及表面自由能的关系是：初始过饱和指数的增加而减小。阻垢剂MA—AA—MAC的加入使饱和溶液的诱导期延

7、长，并随着唧害阻垢剂浓度的增大而增加。式中，J为成核速率，cm～·s～；A为常数，一2．2MA—AA—MAC对BaSO结晶表面自由般为1×10船～1×10。。cm～·s～；B为几何常数(如能的影响球体为167r／3)；为表面自由能，J／m；Vm为分子将表2中4种过饱和溶液的lg￡。与表1中体积，cm／mol；N为阿佛加德罗常数；R为气体常SI作图，如图1所示。数[8．314J／(mol·K)]；T为温度，K。溶液电导率随时间变化的动力学曲线在起始阶段出现一个平台区，称之为“诱导期”，可通过电导率测出。动力学曲线的下降区反映硫酸钡

8、晶体从溶液中不断析出的过程，诱导期与过饱和指数有以下关系m]：lgt=6(SI)～一c(3)式中，6=，c为常数。0．080．o90．100．1l0．120．130．140．15晶核生长速率可以通过电导率随时间的变化SI一2来测定，mJ。用氯化钡和硫酸钠混合瞬间