一种油田硫酸钡分散阻垢剂及其制备方法与流程

1.本发明属于石油行业采油工程技术领域，具体涉及一种油田硫酸钡分散阻垢剂及其制备方法。


背景技术：

2.在油田生产过程中结垢问题是我国各油田普遍存在的问题，地层水或回注水中常含有一定量的ca
2
、mg
2
、ba
2
、sr
2
等阳离子，还含有一定量co
32-、so
42-等阴离子，由于温度和压力等热力学因素的改变、流速和流动形态等动力学因素变化以及回注水与地层水间的配伍性等问题，容易在地下储层、油管内壁、抽油杆外壁以及集输系统结垢，在金属表面的结垢部位往往伴随着腐蚀现象的发生，严重影响了油田正常的安全生产，因此如何防止结垢现象已成为油田生产中的亟待解决的问题。
3.油田生产中常用的阻垢方法主要有物理法、化学法以及工艺法等方法。物理法主要采用特殊设备或仪器，如超声波、电磁场等；化学法主要通过添加一定量的化学药剂——阻垢剂，利用化学药剂与成垢离子间的螯合作用、分散作用以及晶格畸变作用等阻止结垢的发生；工艺法主要调整工艺条件来改变结垢的热力学条件和动力学条件，减少结垢的发生。在上述三种方法中，化学法操作简便、经济性较好使其应用较为广泛。
4.羧基等官能团阴离子聚合物是一类常用的阻垢剂和防垢剂。这些聚合物通常是丙烯酸、马来酸的均聚合物或改性共聚物。一方面聚合物中的羧基等官能团可与高价金属离子发生螯合作用，增加溶解性；另一方面，聚合物还可以改变晶格，产生晶格畸形，导致难结晶或软化结晶物。此外，聚合物还可被吸附在垢物颗粒表面，使垢物颗粒更容易被分散。
5.阴离子聚合物还常与螯合剂复配使用。李建波等人以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)、乙酸乙烯酯(vac)等为单体合成了一种四元聚合物，并与柠檬酸、酒石酸和氨络合剂复配形成除垢剂。1g复配除垢剂可溶解0.61g caso4。于洪江等人提出含有共轭双键的羧酸类化合物、羧酸类聚合物转化剂和表面活性剂都能增加dtpa对baso4的溶垢速率。测得硫酸钡除垢率为89.01％，岩心渗透率恢复率为94.67％。袁舰兰等人合成了以p(amps-aa)二元共聚合物为辅剂，edta/dtpa混合物作为主剂的新型复配除垢剂，其对baso4的除垢能力达到8h除垢量17.4g/l。
6.目前所应用的阻垢剂多集中于抑制ca
2
、mg
2
垢的形成，针对ba
2
、sr
2
垢形成的阻垢剂较少，已形成垢晶如果不能进行分散，容易产生二次沉积现象。因此有必要开发针对ba
2
、sr
2
垢的形成并能起到有效分散作用的阻垢剂，保证油田生产的正常运行。
7.于洪江、李德佳等2019年在《两性离子聚合物硅垢阻垢剂的合成及阻垢性能》一文中，由三羟乙基烯丙基季铵盐,与丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)在氧化-还原引发剂体系下合成一种两性三元共聚物。丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)无鳌合作用。baso4阻垢率78.2％，阻垢率低。2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)原料价高。
8.中国专利申请cn201610385573.x公开了一种适用于高矿化度、高钡锶环境的co2驱缓蚀阻垢剂，该co2驱缓蚀阻垢剂由季铵盐、有机膦酸盐等复配而成，属于复配混合物；主
要用于二氧化碳井防腐，兼具硫酸钡阻垢作用。


技术实现要素：

9.本发明的主要目的是提供一种主要针对油田采油工程领域一种油田硫酸钡分散阻垢剂及其制备方法，以解决目前常用阻垢剂阻垢能力差、容易产生二次沉积的问题。
10.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
11.一种油田硫酸钡分散阻垢剂，由丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵聚合反应而成，其分子结构式如下：
[0012][0013]
其中，m＝720～1050，n＝480～700，p＝29～500，平均分子量为18～22万。
[0014]
进一步地，共聚单体丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵的质量比为3:2:(0.1～2)，优选为3:2:2。
[0015]
作为本发明的另一发明目的，本发明还提供了上述油田硫酸钡分散阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：
[0016]
(1)在装有温度计、冷凝器和恒压滴液漏斗及搅拌器四口烧瓶中加入蒸馏水，再依次加入共聚单体丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵，其质量比为：w(丙烯酸)：w(马来酸酐)：w(烯丙基三甲基氯化铵)＝3:2:(0.1～2)；
[0017]
(2)将过硫酸盐引发剂溶于蒸馏水中，置于恒压滴液漏斗，通入氮气置换空气；
[0018]
(3)搅拌加热升温到77.0℃～82.0℃后，缓慢滴加过硫酸盐引发剂溶液；在聚合反应2-4小时后，搅拌冷却至30℃～35℃，调节酸碱性后即可得到一种油田硫酸钡分散阻垢剂。
[0019]
进一步地，过硫酸盐引发剂为过硫酸铵。
[0020]
进一步地，步骤(3)中，采用氢氧化钠调ph值至6～7。
[0021]
进一步地，步骤(3)中，硫酸盐引发剂溶液在15min～20min内滴加完毕。
[0022]
进一步地，过硫酸盐引发剂的添加量为共聚单体质量的8-12％，优选为9％。
[0023]
作为本发明的另一项目的，本发明还提供了上述阻垢剂在去除油田生产中产生的硫酸钡污垢中的应用，其中油田硫酸钡分散阻垢剂的添加浓度为20-40ppm。
[0024]
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0025]
本发明制备得到的油田硫酸钡分散阻垢剂，阴离子共聚物分子中引入季铵盐结构，在高矿化度条件下分子链较为舒展，使阻垢剂具有较好的螯合能力的同时还具有一定的分散性能，baso4阻垢率可高达98.8％。
附图说明
[0026]
图1为本发明丙烯酸-马来酸酐-烯丙基三甲基氯化铵共聚物红外表征示意图。
具体实施方式
[0027]
下面结合具体实施例及附图对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
[0028]
实施例1
[0029]
在装有温度计、冷凝器和恒压滴液漏斗及搅拌器四口烧瓶中加入60.0g蒸馏水，再依次加入适量共聚单体丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵，其质量比为：w(丙烯酸)：w(马来酸酐)：w(烯丙基三甲基氯化铵)＝3:2:2，共聚单体总质量为20.0g。将1.8g过硫酸铵溶于余量18.2g蒸馏水中，置于恒压滴液漏斗。通入氮气置换空气。搅拌加热升温到77.0℃后，缓慢滴加过硫酸铵溶液，15min内滴加完毕。在聚合反应2小时后，搅拌冷却至30℃，再用适量氢氧化钠调ph值至6～7，即可得到一种油田硫酸钡分散阻垢剂，其分子结构式如下：
[0030][0031]
其中，m＝720～1050，n＝480～700，p＝29～500，平均分子量为18～22万。
[0032]
按照sy/t-5673《油田用防垢剂性能评定方法》测得对baso4阻垢率为98.8％。
[0033]
丙烯酸-马来酸酐-烯丙基三甲基氯化铵共聚物红外表征结果如图1所示，在2921cm-1
和2850cm-1
处出现强吸收峰，丙烯酸、马来酸酐在该处未出现明显的吸收峰，上述吸收峰归属烯丙基三甲基氯化铵中亚甲基的对称和不对称伸缩振动；3421cm-1
处的强吸收峰归属于胺基和羟基的伸缩振动，1717cm-1
处出现了归属于聚合单体中羰基的伸缩振动吸收峰，表征结果显示季铵盐阳离子成功的引入到聚合物中。
[0034]
实施例2
[0035]
在装有温度计、冷凝器和恒压滴液漏斗及搅拌器四口烧瓶中加入60.0g蒸馏水，再依次加入适量共聚单体丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵，其质量比为：w(丙烯酸)：w(马来酸酐)：w(烯丙基三甲基氯化铵)＝3:2:0.1，共聚单体总质量为20.0g。将1.8g过硫酸铵溶于余量18.2g蒸馏水中，置于恒压滴液漏斗，通入氮气置换空气。搅拌加热升温到82.0℃后，缓慢滴加过硫酸铵溶液，20min内滴加完毕。在聚合反应2小时后，搅拌冷却至30℃，再用适量氢氧化钠调ph值至6～7，即可得到一种油田硫酸钡分散阻垢剂，其分子结构式如下：
[0036][0037]
其中，m＝720～1050，n＝480～700，p＝29～500，平均分子量为18～22万。
[0038]
按照sy/t-5673《油田用防垢剂性能评定方法》测得对baso4阻垢率为96.8％。
[0039]
实施例3
[0040]
在装有温度计、冷凝器和恒压滴液漏斗及搅拌器四口烧瓶中加入60.0g蒸馏水，再依次加入适量共聚单体丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵，其质量比为：w(丙烯酸)：w(马来酸酐)：w(烯丙基三甲基氯化铵)＝3:2:0.5，共聚单体总质量为20.0g。将1.8g过硫酸铵溶于余量18.2g蒸馏水中，置于恒压滴液漏斗，通入氮气置换空气。搅拌加热升温到80.0℃后，缓慢滴加过硫酸铵溶液，17min内滴加完毕。在聚合反应2小时后，搅拌冷却至35℃，再用适量氢氧化钠调ph值至6～7，即可得到一种油田硫酸钡分散阻垢剂。
[0041]
按照sy/t-5673《油田用防垢剂性能评定方法》测得对baso4阻垢率为93.9％。
[0042]
实施例4
[0043]
在装有温度计、冷凝器和恒压滴液漏斗及搅拌器四口烧瓶中加入60.0g蒸馏水，再依次加入适量共聚单体丙烯酸、马来酸酐和烯丙基三甲基氯化铵，其质量比为：w(丙烯酸)：w(马来酸酐)：w(烯丙基三甲基氯化铵)＝3:2:1，共聚单体总质量为20.0g。将1.8g过硫酸铵溶于余量18.2g蒸馏水中，置于恒压滴液漏斗，通入氮气置换空气。搅拌加热升温到83.0℃后，缓慢滴加过硫酸铵溶液，15min内滴加完毕。在聚合反应2小时后，搅拌冷却至33℃，再用适量氢氧化钠调ph值至6～7，即可得到一种油田硫酸钡分散阻垢剂，其分子结构式如下：
[0044][0045]
其中，m＝720～1050，n＝480～700，p＝29～500，平均分子量为18～22万。
[0046]
按照sy/t-5673《油田用防垢剂性能评定方法》测得对baso4阻垢率为94.8％。
[0047]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。