ESA/IA/AMPS共聚物的合成、阻垢性能与机理研究

采用水溶液聚合法,以马来酸酐(MA)为原料,先将MA环氧化为环氧琥珀酸(ESA),以过硫酸铵为引发剂,ESA与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、衣康酸(IA)共聚,得到一种同时含有羧基和磺酸基的大分子阻垢剂。利用黏度法测定共聚物的黏均相对分子质量为1 100。研究了共聚物的阻垢分散性能和生物降解性能,利用SEM和XRD对CaCO_3垢样外貌和晶型进行了观察,初步探讨了阻垢机理。结果表明:在加药量为30mg/L时,ESA/IA/AMPS共聚物的阻CaCO_3、Ca_3(PO_4)_2垢的阻垢率分别为80.9%和100%,且具有良好的分散氧化铁性能和生物降解性能。其阻垢机理主要有晶格畸变作用和螯合作用。     

AMPS/HEMA/AA三元共聚物的合成及其阻垢性能

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）和丙烯酸（AA）为单体, 过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成AMPS/HEMA/AA三元共聚物。通过单因素实验,选取静态阻垢 方法测定阻垢率,探讨了合成的三元共聚物投加量、溶液的pH值、硬度（Ca2+质量浓度）、碱度等因素 对共聚物阻垢性能的影响。同时对其适用的水质进行研究,当AMPS/HEMA/AA共聚物质量浓度5 mg/L、 Ca2+质量浓度200 mg/L、HCO3-质量浓度500 mg/L、温度70℃、pH值6、时间10 h时,对CaCO3的阻垢率 达到最高;当AMPS/HEMA/AA 共聚物质量浓度3 mg/L、Ca2+质量浓度2000 mg/L、SO42-质量浓度5000 mg/L、温度45℃、pH值9、时间5 h时,对CaSO4的阻垢率达到最高。通过扫描电镜初步探索了 AMPS/HEMA/AA三元共聚物阻垢作用的机理。本课题的创新点在于合成的AMPS/HEMA/AA共聚物的单体无磷 、无氮,可避免三废排放,是一种性能优异的绿色阻垢剂。     

特低渗油藏热水驱阻垢剂的合成、评价及应用研究

针对低渗、特低渗透油田,在热水驱开发过程中,温度升高结垢现象加剧,导致常规的阻垢剂失效的问题。在室内通过自由基聚合方法,以水为溶剂,过硫酸铵为引发剂,以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)等为原料,合成出MA/AA/AM/AMPS四元共聚物阻垢剂。并分别探讨了引发剂用量、阻垢剂用量,温度控制等条件对阻垢率的影响。经红外光谱分析结果表明,该共聚物阻垢剂含有羧酸基、膦基和磺酸基等阻垢分散基团。实验结果表明,合成的产品在高温、高矿化度环境中对碳酸钙、硫酸钙阻垢效果较好,分别可达到96.74%和96.91%。在低渗、特低渗油田热水驱技术中具有较好的应用前景。     

不同极限黏度无磷聚合物在含余氯循环水中的应用

对极限黏度不同的无磷聚合物AA/AMPS/HPA在含余氯配水中稳定Zn2+和PO43-的性能和缓蚀性能进行了研究,同时对聚合物极限黏度与其阻垢缓蚀性能的关系进行了研究。研究发现:余氯对AA/AMPS/HPA性能影响不大;在Ca2+质量浓度1 000 mg/L、余氯2 mg/L、Zn2+和PO43-均为6 mg/L的配水中,当碱度低于280 mg/L时AA/AMPS/HPA对Zn2+和PO43-的稳定效果较好,实验进行46 d后水中Zn2+和PO43-质量浓度约为5mg/L;当碱度增加为900 mg/L后AA/AMPS/HPA对Zn2+和PO43-的稳定效果较差,实验结束时水中Zn2+和PO43-质量浓度仅为3 mg/L左右;AA/AMPS/HPA对碳钢有一定的缓蚀作用,极限黏度低于0.12 dL/g的AA/AMPS/HPA对碳钢的缓蚀效果较好,腐蚀速率约为0.035 mm/a。不同极限黏度的AA/AMPS/HPA性能差别不大,总体上极限黏度低于0.12 dL/g时,AA/AMPS/HPA的阻垢性能和缓蚀性能稍好。     

AMPS/DMAM/AA共聚物固井降滤失剂的研究

为解决固井降滤失剂普遍存在的抗温能力差、与其他外加剂配伍性欠佳以及综合性能差等问题,选用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)和丙烯酸(AA)为共聚单体,采用水溶液聚合法制得共聚物AMPS/DMAM/AA.对共聚物AMPS/DMAM/AA的微观结构进行了分析,并对其性能进行了评价,结果表明:各单体都参与了聚合,共聚物分解温度为380 ℃;淡水基浆中该共聚物加量超过3 %时,在温度不高于120 ℃时,可将滤失量控制在100 mL以内,且水泥浆初始稠度低,过渡时间短,稠化曲线线形良好,抗压强度适中,没有过度缓凝现象;饱和NaCl盐水基浆中该共聚物加量超过4 %时,可将滤失量控制在80 mL以内.这表明AMPS/DMAM/AA共聚物降滤失剂的抗温、抗盐能力强,与其他外加剂、尤其是高温缓凝剂配伍性好,以该共聚物为降滤失剂的水泥浆具有很好的综合性能.      

AA／AMPS极限黏度与合成因素及阻垢性的关系

以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,合成了二元共聚物AA/AMPS,研究了单体配比和合成条件对聚合物极限黏度的影响,并评定了极限黏度对阻垢性能的影响.研究表明:随着AMPS含量的增加,共聚物极限黏度先增后减;随着引发剂用量、分子量调节剂用量的增加和反应温度的升高,共聚物极限黏度逐渐减小:极限黏度在0.08～0.09 dL/g范围内的二元共聚物AA/AMPS对Ca3(PO4)2和锌盐阻垢效果较好.     

MA/AMPS/APEG防垢剂的合成以及性能评价

为解决油田采出水管道系统结垢问题,通过对防垢剂作用机理和分子结构的设计与分析,以马来酸酐(MA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)、烯丙基聚乙二醇1000(APEG-1000)合成聚合物MA/AMPS/APEG-1000防垢剂。根据油田用防垢剂评价标准,测定单因素合成防垢剂的防垢率,以此确定合成最佳条件:反应单体配比n(MA)∶n(AMPS)∶n(APEG-1000)=2∶1∶0.002,引发剂浓度3.5%,反应时间6h,反应温度85℃,单体总质量分数20%。由红外光谱(FTIR)分子结构表征结果表明,合成的样品与预期结构一致;凝胶色谱(GPC)相对分子质量测定MA/AMPS/APEG-1000的M_w=3145,为低相对分子质量聚合物;防垢性能实验结果表明,当钙离子浓度较高时,碳酸钙微晶会包裹聚合物分子,弱化防垢性能,当钙离子浓度合适时,MA/AMPS/APEG-1000防垢剂对碳酸钙有良好的防垢效果。     

含膦磺酸基共聚物阻垢分散剂的合成

介绍了含膦磺酸基共聚物阻垢分散剂(PAMPS)的合成方法,通过正交实验选出最佳合成条件为:单体丙烯酸(AA)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)质量比75:25,次亚磷酸钠用量15%,过硫酸铵用量11%,反应温度102℃,反应时间5h。并将PAMPS阻垢性能与羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、次膦酸基聚丙烯酸(PCA)两种常用水处理剂的阻垢性能进行比较,结果表明,当PAMPS浓度10mg/L时,阻碳酸钙垢率达83.73%;当PAMPS浓度3mg/L时,阻硫酸钙垢率达98.32%,均远远高于HEDP和PCA水处理剂的阻垢率。     

紫外光固化法制备2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/顺丁烯二酸酐三元共聚高吸水性树脂

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、顺丁烯二酸酐(MA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,采用紫外光固化法,在不加引发剂和无任何气氛保护下合成了AMPS/AM/MA高吸水性树脂。利用FTIR和SEM方法研究了AMPS/AM/MA高吸水性树脂的分子结构和树脂吸水后的表面形态。考察了反应条件对AMPS/AM/MA高吸水性树脂吸水倍率的影响。实验结果表明,合成高吸水性树脂的优化条件为:n(AMPS)∶n(AM)∶n(MA)=2.0∶1.5∶0.3,w(NMBA)=0.06%(基于单体的总质量),pH=3.4,紫外光固化时间5.5 min。在优化条件下合成的AMPS/AM/MA高吸水性树脂的吸水倍率为1 627 g/g,且吸水速率较快,保水性能良好。     

两种2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸类抗高温钻井液降黏剂的合成与评价

以丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)、2-丙烯酸酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和苯乙烯(St)为单体,分别合成了AMPS/St/AA和AMPS/St/IA两种聚合物降黏剂。用淡水基浆和盐水基浆分别对降黏剂的加剂量与室温和高温老化后降黏性能进行了优化和评价。室内实验表明:在降黏剂加量0.5%的淡水基浆于260℃老化16h后,降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA的降黏率分别达到76.81%和59.54%,降切率达到72.26%和71.53%。与SF260相比,260℃高温下两剂的降黏效果较好,表观黏度、塑性黏度和动切力方面均较好,尤其AMPS/St/AA的降切率达到73.62%,但耐盐性较差;降黏剂St/AMPS/IA受盐污的影响较大。降黏剂AMPS/St/AA和AMPS/St/IA具有较好的耐高温能力、降黏效果,优异的降切效果,一定的抗盐性能。     

ＡＡ／ＡＭＰＳ／ＭＡn三元共聚物的合成及性能研究

以水为溶剂,过硫酸铵为引发剂,丙烯酸（ＡＡ）,２－丙烯酰胺－２－甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）和马来酸酐（ＭＡn)为单体,合成了ＡＡ／ＡＭＰＳ／ＭＡn三元共聚物（代号ＣＸＭ－１）,并对碳钢也有很好的缓蚀作用,是一种性能优异的水处理剂。     

膦酰基羧酸的合成及阻垢性能研究

以亚磷酸（H3PO3），丙烯酸（AA）和2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸（AMPS）为单体，水为溶剂，过硫酸钠为引发剂，合成了膦酰基羧酸。通过正交实验对膦酰基羧酸的合成工艺进行了优化，并通过碳酸钙沉积法和磷酸钙沉积法对合成的膦酰基羧酸的阻垢性能进行评价。筛选出的膦酰基羧酸的最佳合成工艺条件是：AA与AMPS的质量比为1：1，H3PO3占AA和AMPS总质量的15%，Na2S2O8占AA和AMPS总质量的20%，最佳反应温度为100℃，最佳反应时间是5h。最佳工艺合成的阻垢分散剂膦酰基羧酸在投加量为15mg/L的条件下，对磷酸钙的阻垢率为100%，对碳酸钙的阻垢率为91.65%。     

AMPS／AA／单宁酸接枝共聚物的合成与性能

采用单宁酸与2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸（AMPS）和丙烯酸（AA）接枝共聚,合成了一种单宁酸接枝共聚物。对此共聚物在钻井泥浆中的降粘性能进行了室内初步评价,结果表明,AMPS／AA／单宁酸接枝共聚物用作钻井泥浆降粘剂,具有较好的耐温抗盐能力。     

AM／AMPS／AA／HMOPTA共聚物的合成及性能

采用氧化－还原引发体系合成了丙烯酰胺／2－丙酰胺基－2－甲基丙磺酸／丙烯酸／2－羟基－3－甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵（AM／AMPS／AA／HMOPTA）共聚物,并对共聚物的泥浆性能进行了初步评价。结果表明,AM／AMPS／AA／HMOPTA共聚物具有较强的降滤失能力,抑制性和抗温盐能力。     

AMPS／AA／MA三元共聚物的合成及降粘性能

合成了ＡＭＰＳ／ＡＡ／ＭＡ三元共聚物，研究了合成反应中ＭＡ用量对淡水泥浆、含盐和含钙泥浆及强碱性泥浆性能的影响。研究结果表明，ＭＡ用量为６０％（摩尔）的ＡＭＰＳ／ＡＡ／ＭＡ三元共聚物的抗钙性能明显优于ＡＭＰＳ／ＡＡ二元共聚物；ＭＡ用量为３０％（摩尔）的三元共聚物的抗温抗盐性能与ＡＭＰＳ／ＡＡ二元共聚物相当。     

AMPS/DMDAAC/AM/MAA共聚物降滤失剂的合成及性能

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)共聚合成了一种抗温抗盐降滤失剂,考察了合成共聚物在淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、人工海水钻井液、含钙盐水钻井液及现场钻井液中的降滤失效果。结果表明,AMPS/DMDAAC/AM/MAA共聚物均具有良好的降滤失作用,抗温抗盐,尤其抗高价离子污染能力强,防塌效果好。     

AA／MA／AMPS共聚物钻井液降粘剂性能评价

以丙烯酸（AA）、马来酸酐（MA）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为原料,合成AA／MA／AMPS共聚物钻井液降粘剂,对其在泥浆中的降粘性能进行了室内评价,并利用IR对共聚物进行了表征,借助热分析考察了共聚物的热稳定性。结果表明,AA／MA／AMPS共聚物降粘剂可显著降低泥浆的粘度和切力,具有较强的耐温性,加入0．5％降粘剂的淡水基浆,高温降粘率可达92．1％,并且具有较好的抗盐抗钙性能。     

抗高温耐盐 AMPS/AM/AA 降失水剂的合成及其性能表征

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用新型偶氮类引发剂(V50)合成了AMPS/AM/AA三元抗高温耐盐油井水泥降失水剂,通过设计正交实验,确定了共聚物的最佳合成条件为：AMPS/AM/AA的摩尔比为45∶45∶10,聚合反应温度为60℃,单体质量百分数为9%,引发剂摩尔百分比为0.60%,反应介质pH值为8;反应时间4 h。通过红外光谱分析验证了三元共聚物的结构;采用DSC与TG证实了三元共聚物在300℃具有较好的热稳定性;水泥浆性能测试表明,该降失水剂能够在180℃/6.9 MPa、饱和盐水中,控制水泥浆API失水量小于100 mL。