楊珍唐善法汪鵬姚逸風(fēng)
(1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢430100;
2.中石油煤層氣有限責(zé)任公司陜西技術(shù)服務(wù)分公司,陜西西安710082)
一種高效共聚物阻垢劑的放大合成及性能評(píng)價(jià)
楊珍1唐善法1汪鵬2姚逸風(fēng)1
(1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢430100;
2.中石油煤層氣有限責(zé)任公司陜西技術(shù)服務(wù)分公司,陜西西安710082)
以水為溶劑,過硫酸銨為引發(fā)劑,丙烯酸和丙烯磺酸鈉為單體,合成了二元水溶性阻垢劑,分別將其工藝放大10倍和20倍。并考察了該共聚物放大倍數(shù)與阻垢性能之間的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)表明,該共聚物的阻垢效果明顯。
引發(fā)劑;工藝放大;阻垢效果
結(jié)垢現(xiàn)象是一種普遍的現(xiàn)象,在熱力學(xué)上是一種自發(fā)的過程[1]。無論是在油田開發(fā)中,還是集輸管道中,只要有水存在,那么生產(chǎn)中的各個(gè)部位均可結(jié)垢[2]。結(jié)垢給生產(chǎn)帶來很多問題,儲(chǔ)層結(jié)垢會(huì)堵塞油氣通道,注水系統(tǒng)結(jié)垢使注水壓力上升;管道內(nèi)結(jié)垢,造成垢下腐蝕,甚至穿孔[3]?;瘜W(xué)防垢作為簡(jiǎn)單高效的除垢方法在油田實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。筆者通過對(duì)自制共聚物阻垢劑工藝放大后產(chǎn)物的阻垢性能做出相應(yīng)研究,為工業(yè)化做準(zhǔn)備。
1.1試驗(yàn)試劑和儀器
丙烯酸,丙烯磺酸鈉,過硫酸銨,鈣羧酸指示劑,EDTA等以及反應(yīng)釜。
1.2共聚物阻垢劑合成路線
1.3合成方法
向四口燒瓶中投入定量的丙烯磺酸鈉并溶解,攪拌加熱至50℃,同時(shí)分別向四口燒瓶中滴加定量的丙烯酸和過硫酸銨。恒溫反應(yīng)后,即得蛋黃色透明液體,調(diào)至pH=7,即得到二元共聚物ASAS。
其放大樣品是在最優(yōu)合成工藝條件下成倍的改變聚合原料。
1.4產(chǎn)物表征
將合成產(chǎn)物多次萃取提純并干燥,測(cè)其紅外光譜。
1.5阻垢率評(píng)價(jià)方法
參考《SY/T5673-93油田用阻垢劑性能評(píng)價(jià)方法》[4]。結(jié)垢性水體:Ca2+=500mg/L、HCO3-=810mg/L,恒溫70℃、7小時(shí),采用靜態(tài)阻垢法來評(píng)價(jià)其阻垢率。
2.1合成工藝
合成二元聚合物的最優(yōu)化條件是:?jiǎn)误w比為4:1、引發(fā)劑8%、溫度60℃、時(shí)間3小時(shí);通過紅外光譜的譜圖證實(shí)所得二元聚合物為目標(biāo)產(chǎn)物ASAS。
2.2產(chǎn)物表征
圖1 共聚物ASAS的紅外圖譜
由圖1紅外圖譜分析可知:3447.43cm-1和1733.51cm-1是-COOH的特征峰,1161.40cm-1和1040.11cm-1是磺酸基的特征峰;此外,在1650cm-1處沒有出現(xiàn)C=C特征峰,這說明單體中不飽和C=C已經(jīng)全部聚合。以上這些特征峰都可以證明合成的產(chǎn)物是目標(biāo)聚合物ASAS。
2.3阻垢性能評(píng)價(jià)
2.3.1ASAS對(duì)碳酸鈣垢阻垢效果評(píng)價(jià)
考察當(dāng)鈣離子濃度為500mg/l時(shí),ASAS濃度變化對(duì)碳酸鈣垢防垢效果的影響。結(jié)果如圖2所示。
圖2 ASAS加量對(duì)阻碳酸鈣垢效果的影響
由圖2可知,ASAS對(duì)500mg/L的鈣離子阻垢效果優(yōu)異。逐步改變ASAS加量,其阻垢效果明顯提高,當(dāng)加量40mg/L時(shí),其對(duì)碳酸鈣的阻垢率已達(dá)90%以上。表明ASAS是一種較好的碳酸鈣垢阻垢劑。
2.3.2ASAS工藝放大倍數(shù)對(duì)阻碳酸鈣垢的影響
靜態(tài)阻垢的實(shí)驗(yàn)條件為:Ca2+=500mg/L、HCO3-=810mg/L,改變ASAS濃度。測(cè)定不同放大倍數(shù)下對(duì)鈣垢的阻垢效果。如圖3所示。
圖3-11 放大工藝倍數(shù)對(duì)阻鈣垢的影響
3.1最優(yōu)化條件是:摩爾比為4:1、引發(fā)劑8%、溫度60℃、時(shí)間3小時(shí);通過紅外光譜的譜圖證實(shí)所得二元聚合物為目標(biāo)產(chǎn)物。
3.2ASAS對(duì)碳酸鈣垢具有良好防垢效果,Ca2+=500mg/L,ASAS加量50mg/L,其阻垢率為100%。
3.2隨著阻垢劑ASAS合成工藝逐級(jí)放大(從1倍、5倍以及10倍),對(duì)阻垢劑ASAS的阻垢效果影響不大。證明ASAS阻垢劑具有一定工業(yè)化價(jià)值,為以后工業(yè)化體夠了有力的數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著阻垢劑ASAS合成工藝逐級(jí)放大(從1、10以及20倍),對(duì)阻垢劑ASAS的阻垢效果影響不大。證明ASAS阻垢劑具有一定工業(yè)化價(jià)值,為以后工業(yè)化體夠了有力的數(shù)據(jù)。
[1]馬欣.復(fù)配型Ba2+(Ca2+、Sr2+)阻垢劑制備及試驗(yàn)研究[D].西安科技大學(xué),2013.
[2]張建英.馬來酸酐-丙烯酸共聚物阻垢劑的研究與應(yīng)用[D].浙江大學(xué),2003.
[3]左景欒任韶然樊澤霞丁崗.油井防垢:防垢劑擠注技術(shù)[J].油田化學(xué),2008(2):193-198.
[4]SY/T 5673-93,中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S].1993.