硫酸钡防垢剂fgj-2的合成与性能评价

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1、硫酸钡防垢剂FGJ-2的合成与性能评价第32卷第3期天然气勘探与开发硫酸钡防垢剂FGJ一2的合成与性能评价全红平段文猛张太亮黄志宇任玲瑛(西南石油大学化学化工学院)摘要根据目前油气田使用防垢剂的现状,选用马来酸酐(MA),丙烯酸甲酯(MAC)和一种功能性单体(ss)进行三元共聚得到硫酸钡防垢剂FGJ一2.通过正交实验研究出防垢剂FGJ一2的最优合成条件为:单体配比MA:sS:MAc为1:O.4:0.6,引发剂(H202)用量为12%,反应温度为80℃,反应时间为3h.同时对防垢剂FGJ一2进行性能评价:防

2、垢剂FGJ一2加量为2OL,pH值为8时,防垢率达97%以上,具有最好的防垢效果;防垢剂具有长效性,防垢时间可达22h;当防垢温度达9o℃时,防垢率仍大于85%.图4表3参9关键词硫酸钡防垢剂合成性能评价O引言油气田进人中后期开发后,普遍采用注水采油,排水采气,排水找气等新工艺,同时为了防止对环境造成污染,油气田污水需进行回注处理IJ.另外,在油气田开发过程中,由于压力,温度等条件的变化以及水的热力学不稳定性和化学不相容性,地层,油套管,井下及地面设备,集输管线常会发生结垢.结垢严重时会影响油气生产,甚至

3、使油气井停产,报废I4J.碳酸盐垢是油气生产中最常见的垢,但易被酸化去除,危害相对较小.硫酸盐垢尤其是钡锶垢,用一般方法很难清除,危害很大J.据报道,美国每年油气井及地面设备因为结垢而造成的损失就达1O亿美元.许多油气井由于结垢影响,产能和注水能力降低而不能进行连续生产,造成油气产量下降,同时增大了井下作业工作量,从而使许多油气井停产或过早报废J.共聚物防垢剂是2O世纪80年代开发的新型防垢剂,因其防垢性能优越,热稳定性好,无毒,可与有机膦酸盐产生协同作用,对钙,钡等离子有较好络合作用,现已成为水处理剂的

4、研究热点I9].1防垢机理研究本文选用马来酸酐(MA),丙烯酸甲酯(MAC)和一种功能性单体(SS),进行三元共聚合成出一种防垢剂.由于该防垢剂中引入了MA单体,其中含有大量的羧酸根(-.COO一)离子,可以和B螯合形成螯合环,增加其微溶盐在水中的饱和溶解度,起到防垢作用.同时防垢剂在水中能离解而显负电性,使防垢剂吸附在垢晶的晶核或微晶颗粒上,晶核或微晶因此带有负电荷,由于静电排斥而起到分散作用,抑制微晶聚集长大,因此阻碍积垢的生成.带电的大分子吸附在颗粒表面形成双电层,又增加了颗粒之间的静电斥力,避免颗

5、粒碰撞后长大聚集,聚合物不仅能吸附于颗粒上,也能吸附于设备和管线的接触面上,形成一个吸附层,既阻止了颗粒在接触面上的沉积,又可使颗粒在大量沉积时,沉积物不能与接触面紧密相接.同时产品中有酯基(—COOR)的存在,也增强了对垢的分散作用.功能性单体(sS),含有丰富的磺酸根(一SO,一)和一定量的刚性结构基团,使合成的防垢剂具有较好的抗温和抗盐性能,可以较大程度提高防垢温度.2实验部分2.1药品与仪器药品:马来酸酐(MA),丙烯酸甲酯(MAC),功能性单体(SS),双氧水,氢氧化钠,氯化钙(CaCl:?2H

6、2O),氯化钠(NaC1),氯化钡(BaCl:?2H:O),无水硫酸钠(Na:SO)均为分析纯,氯化锶(srCl:),无水乙醇为化学纯.作者简介全红平,男,l982年出生,西南石油大学应用化学专业2Oo7级博士生,主要研究领域为油田应用化学.地址:(6l050o)成都市新都区西南石油大学博士2Oo7级.电话:1388228918O.E—m8il:quallhp2o05@163.com?63?天然气勘探与开发2009年7月出版仪器:天平,烧杯,量筒,搅拌器,电炉,温度计,烘箱,粉碎机等.2.2防垢剂FGJ一

7、2的制备在带有冷凝管,搅拌器,恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,按配比加入一定量的马来酸酐和蒸馏水,在回流冷凝的条件下加热搅拌,待马来酸酐完全溶解后,升高温度至65℃后,再加入功能性单体(ss),丙烯酸甲酯(MAC),加完后再缓慢滴加引发剂,同时升温到一定温度,反应一段时间,冷却得到白色膏状物,并用50%的NaOH调pH值为7,提纯,烘干得到透明胶状固体即为防垢剂FGJ一2.2.3产品性能测试方法按照中华人民共和国石油天然气行业标准《_/T5673—93油田用防垢剂性能评价方法》中评价硫酸钡防垢剂的方法,评价防垢

8、剂FGJ一2的防垢性能,FGL一2加量为20mg/L.3合成方案通过正交实验的方法得到最优的合成方案,固定单体浓度为25%,讨论单体配比,引发剂加量,反应温度,反应时间的影响.正交表表头见表1,由正交表分析出最佳防垢剂合成条件(表2)以及不同因素对水平平均值的影响(表3).表1正交表(3')表头表3不同因素对水平平均值的影响单体配比A1:0.2:O.41:O.4:O.6水平平均值kO.75080.8942引发剂用量B8%10%