弱碱环境中碳酸钙垢阻垢剂的阻垢性能与阻垢机理

为了解决华北油田京11区块较严重的碳酸钙结垢问题,通过静态阻垢率评价方法研究了聚天冬氨酸(PASP)、聚丙烯酸(PAA)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)和羟基乙叉二膦酸(HEDP)在华北油田京11区块弱碱复合驱环境下的阻碳酸钙垢性能,采用分子动力学模拟从阻垢剂与碳酸钙表面相互作用的角度对其阻垢机理进行了分析。结果表明:4种阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢效果的大小顺序为:HEDPDTPMPPAAPASP。阻垢剂与碳酸钙表面的结合能越大,阻垢剂的阻垢性能越好,结合能的大小顺序与实验测得的阻垢率的大小顺序一致;阻垢剂分子在碳酸钙表面会发生形变,但形变能远小于结合能;阻垢剂在碳酸钙表面吸附时与钙离子和碳酸根离子均存在较强的非键相互作用,非键作用越强,阻垢剂分子的吸附越稳定。     

采用电化学石英晶体微天平研究碳酸钙垢生长规律及阻垢剂的影响

为深入分析碳酸钙垢生长规律和阻垢剂对垢生长动力学的影响,使用电化学石英晶体微天平（EQCM）快速测垢的方法研究了施加的恒电压、温度、Ca²⁺浓度对碳酸钙（CaCO₃）结垢的影响,评价了羟基乙叉二膦酸（HEDP）、膦酰基羧酸（POCA）和氨基三甲叉膦酸（ATMP）3 种阻垢剂的阻垢性能,并对结垢过程进行了分段线性拟合。结果表明,随电压、温度和Ca²⁺浓度的增大,CaCO₃结垢速率增大,其中电压的影响最大;在50℃时,结垢量随阻垢剂浓度的增加而降低;HEDP的最佳加量为5～10 mg/L,POCA和ATMP的较优加量为20 mg/L;在阻垢剂加量为10 mg/L的条件下,CaCO₃结垢过程中的结垢量—时间曲线出现3个阶段：结垢阶段、阻垢的扩散和不稳定作用阶段、阻垢剂稳定作用阶段;通过数据拟合得到反映两个稳定沉积过程的线性动力学方程,以斜率k值表征其结垢动力学参数,按加入阻垢剂前后的k值之差与未加入阻垢剂k值的比值计算POCA、HEDP和ATMP的阻垢效率分别为98.50%、93.86%和97.23%,扩散时间分别为1021、622和537 s,ATMP的阻垢效果最好。图15表1参12     

四种绿色阻垢剂的阻垢性能研究

在三元复合驱井和工业水循环冷却系统中结垢现象十分严重,绿色环保的新型阻垢剂成为了未来的发展方向。本文研究了聚天冬氨酸(PASP)、聚环氧琥珀酸(PESA)、聚丙烯酸(PAA)和水解聚马来酸酐(HPMA)4种绿色阻垢剂对碳酸钙和硫酸钙的阻垢性能。结果表明,4种阻垢剂在高温情况下对碳酸钙的抑制作用均高于硫酸钙。PASP对碳酸钙和硫酸钙的阻垢效率分别达90.12%和85.57%,是一种高效环保的阻垢剂,而PAA不适合高温时使用。     

注水开发油田油层结垢机理及油层伤害

通过砂岩微观孔隙模型模拟实验,分别对BaSO₄和CaCO₃结垢机理及结垢油层伤害规律进行了研究。研究结果表明:①油层结垢是在多次的异相成核—晶体生长过程形成的,晶体生长在孔隙中和喉道处均可发生;②不同类型结垢,其结垢特点不同。BaSO₄结垢呈现出水混合—结垢交替间断进行及垢晶体晶形发育差、晶粒细小之特点,而BaSO₃结垢呈现出连续进行及垢晶体晶形发育好、晶粒粗大之特点;③结垢油层伤害是一复杂问题,即使不考虑温度及多相渗流的影响,其仍受到结垢量和油层渗透性的双重影响。一般结垢量越大,油层渗透性越差,结垢对油层的伤害越严重。随油层渗透性变差,结垢量不同引起的结垢油层伤害程度的差异减小;随结垢量增大,渗透性不同,油层结垢伤害程度的差异减小。     

MA-SAS-AA阻垢剂研制

以马来酸酐（MA）、烯丙基磺酸钠（SAS）、丙烯酸（AA）为原料,过硫酸铵为引发剂,合成了MA—SAS—AA水溶性聚合物阻垢剂,考察了合成条件对共聚物阻垢率的影响,结果表明,在MA：SAS：AA摩尔比为1：0．4：0．3,引发剂用量为单体总质量的10％,反应体系pH4．0,反应温度80℃,反应时间4h条件下,MA—SAS—AA共聚物阻垢剂对碳酸钙垢的阻垢率可达93．7％。同时考察了应用条件对共聚物阻垢率的影响,结果表明,在共聚物浓度10mg／L,成垢溶液pH8．0,溶液温度50～60℃条件下,共聚物对碳酸钙垢的阻垢率达90％以上。     

青西油田地面注水管线结垢影响因素及阻垢效果研究北大核心CSCD

目的解决青西油田地面注水管线结垢问题。方法使用软件预测及室内实验研究了结垢的影响因素,选用合适的阻垢剂开展阻垢实验及阻垢剂复配实验研究。结果从结垢预测结果得到,青西油田地面注水管线的结垢垢型主要为CaCO_(3)垢,并含有微量的BaSO 4垢。阻垢实验结果表明,阻垢剂DTPMPA、DF-501、GY-405对注水管线混合水样均具有良好的阻垢效果,且与注入水的配伍性良好。正交实验结果表明,pH值对CaCO_(3)阻垢效果的影响最为显著,压力对CaCO_(3)阻效果的影响最小。在复配阻垢剂总质量分数为100 mg/L的条件下,阻垢剂DTPMPA、GY-405以1∶1的质量比复配时,阻垢率为92.54%;阻垢剂DTPMPA、GY-405与DF-501以0.5∶1.0∶1.5的质量比进行复配时,阻垢率为95.76%。结论复配后的阻垢剂将通过阻垢剂间的协同作用提高阻垢剂的阻垢性能。     

马来酸酐-丙烯酸含磷共聚物阻垢剂的合成与性能评价

以水为溶剂,过硫酸盐为引发剂,以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)、次磷酸盐为单体合成了含磷共聚物阻垢剂MA-AA-P.研究了合成条件对该共聚物阻碳酸钙垢、硫酸钙垢性能的影响,确定了最佳的合成条件:单体摩尔比AA∶MA =3∶1,引发剂为10%(占单体总质量),次磷酸盐加量20%,反应温度90℃,反应时间4h.考察了不同条件下的阻垢性能,试验结果表明, 阻垢剂加量10～20mg/L,pH值6～8.5,温度范围60～80℃,阻垢效果最佳.     

膦基磺酸共聚物阻垢剂的研制及性能研究

以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、次磷酸钠为原料，过硫酸铵为引发剂，水为溶剂，合成了膦基磺酸共聚物阻垢剂ASP。考察了合成条件对共聚物阻垢剂性能的影响，结果表明，在单体AA与AMPS的摩尔比为1：0．15，次磷酸钠用量10％，过硫酸铵用量8％，反应温度90℃，反应时间4h条件下，合成共聚物ASP对碳酸钙垢和磷酸钙垢的阻垢率均能达85％左右；并对ASP性能作了评价，当ASP用量为20mg／L时，两种钙垢的阻垢率均达90％以上，在温度不超过80℃、pH值达10时，两种钙垢阻垢率仍能达85％以上，说明ASP阻垢剂具有一定的抗温抗碱能力。     

苯酚对循环水处理药剂性能的影响

研究了质量浓度在150mg／L及以内的苯酚对常用阻垢、缓蚀及杀菌剂性能的影响。试验结果表明，苯酚对PBTCA，HEDP，HPAA，ATMP，PAPEMP，PAA，HPMA，T225和YSW301等药剂的阻碳酸钙垢、阻磷酸钙垢和稳定锌盐性能基本无影响，对优氯净、强氯精、DBNPA及1427等药剂的杀菌性能无影响，与异噻唑啉酮配合使用时，还能起到一定的增效作用。     

共聚物阻垢剂MA/AM/HPA的性能

采用水溶液自由基聚合法,以过硫酸铵为引发剂,马来酸酐(MA)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸羟丙酯(HPA)为单体合成了MA/AM/HPA共聚物阻垢剂。评价了MA/AM/HPA对硫酸钙、碳酸钙、硫酸钡和硫酸锶的阻垢性能。当聚合物阻垢剂的加量为一定值时,其对前述垢的阻垢率可达95%以上。考察了温度、Na Cl含量、p H值和恒温时间对聚合物阻碳酸钙和硫酸钡垢性能的影响。结果表明,MA/AM/HPA在p H=7数9范围内对碳酸钙和硫酸钡的阻垢性能较好;在90℃下,需要增加剂量以抑制碳酸钙的形成,而对硫酸钡则不需要;阻垢剂在较高氯化钠浓度环境中对碳酸钙和硫酸钡的阻垢率大于90%;MA/AM/HPA在较长的恒温时间(12数72 h)内对碳酸钙有较高的阻垢率,而对硫酸钡的阻垢率则随着恒温时间的延长明显降低。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了MA/AM/HPA对硫酸钡、硫酸锶垢晶体的影响,发现MA/AM/HPA对垢物晶体具有晶格畸变作用。另外,室内评价了MA/AM/HPA在实际油田水中的阻垢性能。     

AMPS／AA二元共聚物的合成及阻垢性能评价

以水为溶剂，过硫酸盐为引发剂，合成了低分子量AMPS／AA二元共聚物，考察了合成条件与共聚物阻垢性能的关系。采用静态实验法评价了合成产物的阻垢性能。结果表明，AMPS／AA二元共聚物阻垢剂性能优良，可有效抑制Ca3（PO4）2、Zn（OH）2垢。     

高效钙阻垢剂的合成及性能评价

实验以马来酸酐(MA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)及烯类磺酸单体L-1为原料,过硫酸铵和亚硫酸氢钠溶液为氧化-还原引发体系,合成出水溶性阻垢聚合物MAAA,并依据SY/T 5673—93行业标准进行静态阻垢实验对阻垢效果进行合成条件及性能评价。结果表明,MAAA对Ca2+有很好的络合能力,而且分散性能明显,在阻垢剂加量为20mg/L,时,对CaCO3和CaSO4阻垢率分别为100.0%和98.2%。     

AA／AMPS／DMDAAC共聚物钻井液降粘剂性能评价

对丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）共聚物钻井液降粘剂在钻井液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。研究结果表明,该降粘剂可以显著降低钻井液的粘度和切力,加入0．5％降粘剂的淡水基浆,高温降粘率可以达到92．1％,并且具有较好的抑制性和抗盐、抗钙性能。     

AMPS/AA共聚物泥浆降粘剂的合成

本文合成了2—丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸—丙烯酸二元共聚物。研究表明,该共聚物在泥浆中具有很好的降粘作用,抗温、抗盐及抗高价离子污染能力强,是一种新型的泥浆降粘剂。     

水溶性AMPS共聚物的合成与应用

用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸及S型单体等,分别合成了高相对分子质量、适度交联高相对分子质量和低相对分子质量水溶性AMPS共聚物。考察了高相对分子质量AMPS共聚物的耐温抗盐性能、适度交联高相对分子质量AMPS共聚物的吸水性能和低相对分子质量AMPS共聚物阻垢性能。结果表明,磺酸基团的引入提高了水溶性聚合物的综合性能。介绍了水溶性AMPS共聚物的应用。     

MA-AA-MAC对硫酸钡垢阻垢机理研究

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。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。     

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。     

AA/AM/AMPS共聚物降滤失水剂的超浓反相乳液聚合及性能研究

选用丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），采用超浓反相乳液聚合法合成油田降滤失水剂。通过红外光谱（FTIR）分析验证三元AA/AM/AMPS共聚物；分别考察了乳化剂用量、水相体积分数、水相pH值对降滤失水剂滤失水性能和稳定性能的影响。     

耐高温钻井液降黏剂St/AMPS/AA的研制

以苯乙烯与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸为原料,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)为溶剂,引发剂BPO(过氧化苯甲酰)用量为1.0%,溶液共聚温度为85℃,反应时间为4 h,合成了St/AMPS/AA共聚物钻井液降黏剂。室内实验表明,加入0.5%该共聚物后,淡水钻井液在常温下的表观黏度由28.8 mPa.s降至23.4mPa.s,降黏率为58.3%;在260℃老化16 h后表观黏度由37.1 mPa.s降至6.8 mPa.s,降黏率为76.8%,该剂用作抗高温降黏剂在淡水钻井液中具有良好的耐温性和降黏效果。