專(zhuān)利名稱(chēng)：控制pH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成工藝，具體是指一種控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝。
背景技術(shù)：
在原油的開(kāi)采過(guò)程中，結(jié)垢是一種普遍存在的現(xiàn)象。許多油田存在井下油管結(jié)垢； 當(dāng)原油含水量較高時(shí)，采出液在集輸設(shè)備中結(jié)垢；注水采油中在注水井及配套設(shè)備中結(jié)垢； 稠油開(kāi)采注高溫?zé)崴邷責(zé)崴诩訜釥t、注水管線(xiàn)中結(jié)垢；在復(fù)合驅(qū)油中，采出液在油管及采油設(shè)備上結(jié)垢；如此等等。結(jié)垢對(duì)油井的正常生產(chǎn)有較大的影響，垢沉積在地層會(huì)堵塞地層孔隙、裂縫，造成滲透率降低，原油產(chǎn)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至造成油井停產(chǎn)，對(duì)滲透率較低的油層影響更甚；當(dāng)垢沉積在井筒、油管、抽油泵、注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等設(shè)備上時(shí)，會(huì)造成設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，傳熱效率降低，導(dǎo)致生產(chǎn)能力下降，而且結(jié)垢還會(huì)引起設(shè)備和管線(xiàn)的腐蝕，給油田造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)油田的各種結(jié)垢狀況，有兩類(lèi)解決的辦法一是除垢；二是防垢。除垢是一種補(bǔ)救措施，除垢時(shí)，它已經(jīng)產(chǎn)生了減產(chǎn)和設(shè)備的腐蝕，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，防止垢的生成才是一種好的措施。在防垢的方法中，用化學(xué)劑防垢是人們公認(rèn)的簡(jiǎn)單、有效、方便、 經(jīng)濟(jì)的方法。因此各油田都針對(duì)各自的區(qū)塊特點(diǎn)研究適應(yīng)不同條件的化學(xué)防垢劑。而研制高效的防垢劑就更是各個(gè)油田普遍追求的共同目標(biāo)。油田最常見(jiàn)的垢型有碳酸鈣、二水硫酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶。而微量的硫酸鍶往往存在于大量的硫酸鋇中，很難把它們分開(kāi)。結(jié)垢的主要原因是由于壓力或溫度改變、蒸發(fā)、或兩種不相配伍的水互相混合，使原來(lái)以離子狀態(tài)存在于水溶液中的無(wú)機(jī)鹽達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，超過(guò)了他們的溶解度而結(jié)晶出來(lái)成垢。在以上幾種易結(jié)垢鹽中，無(wú)論在什么溫度下，硫酸鋇和硫酸鍶的溶解度都非常小， 硫酸鋇是油田中最難溶解的物質(zhì)之一。硫酸鋇的溶解度隨著溫度與壓力的升高而增大，但這種影響的幅度非常小。例如，25°C時(shí)，硫酸鋇的溶解度為2. 3mg/L,當(dāng)溫度提高到94°C時(shí)， 溶解度僅增加到3. 9mg/L。壓力的影響更是微不足道。水中含鹽量對(duì)硫酸鋇溶解度有較大的影響，當(dāng)水中NaCl從lg/L增加到100g/L時(shí)，溶解度增加10 15倍。油田注水系統(tǒng)中只有Ba2+和SO/—這兩種離子，就會(huì)生成硫酸鋇垢。在許多情況下，Ba2+和Sr2+—同沉淀，形成硫酸鋇鍶垢，一般情況下，硫酸鋇垢中約含有硫酸鍶1. 2% 15. 9%。所以，在注水地層中，硫酸鹽結(jié)垢的主要是富含的注入水與地層中Ca2+、Ba2+和Sr2+混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀而引起的。防垢劑的防垢機(jī)理比較復(fù)雜，隨著沉淀過(guò)程動(dòng)力學(xué)、成垢預(yù)測(cè)模型和各種防垢技術(shù)的大量研究，使成垢機(jī)理的研究和結(jié)垢的控制有了大的進(jìn)展。一般認(rèn)為成垢物質(zhì)和溶液之間存在動(dòng)態(tài)平衡，防垢劑能夠吸附到成垢物質(zhì)上，并影響垢的生長(zhǎng)和溶解的動(dòng)態(tài)平衡。
防垢劑的防垢機(jī)理主要有以下幾種(1)晶格畸變碳酸鈣微晶成長(zhǎng)時(shí)按照一定的晶格排列，結(jié)晶致密而堅(jiān)硬。加入防垢劑后，防垢劑吸附在晶體上并摻雜在晶格的點(diǎn)陣中，對(duì)無(wú)機(jī)垢的結(jié)晶形成了干擾，使晶體發(fā)生畸變，或使大晶體內(nèi)部的應(yīng)力增大，從而使晶體易于破裂，阻礙了垢的生長(zhǎng)。(2)絡(luò)合增溶絡(luò)合增溶作用是防垢劑在水中能夠與鋇、鍶離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，將更多的鋇、鍶離子穩(wěn)定在水中，從而增大了鋇、鍶鹽的溶解度，抑制了垢的沉積。(3)凝聚與分散陰離子型防垢劑，在水中解離生成的陰離子在與碳酸鈣微晶碰撞時(shí)，會(huì)發(fā)生物理化學(xué)吸附現(xiàn)象，使微晶粒的表面形成雙電層，使之帶負(fù)電。因防垢劑的鏈狀結(jié)構(gòu)可吸附多個(gè)相同電荷的微晶，靜電斥力可阻止微晶相互碰撞，從而避免了大晶體的形成。在吸附產(chǎn)物碰到其它阻垢劑分子時(shí)，將已吸附的晶體轉(zhuǎn)移過(guò)去，出現(xiàn)晶粒均勻分散現(xiàn)象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液中的晶核數(shù)，將碳酸鈣穩(wěn)定在溶液中。(4)再生-自解脫膜假說(shuō)聚丙烯酸類(lèi)阻垢劑能在金屬傳熱表面上形成一種與無(wú)機(jī)晶體顆粒共同沉淀的膜，當(dāng)這種膜增加到一定厚度后，在傳熱面上破裂，并帶一定大小的垢層離開(kāi)傳熱面。由于這種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長(zhǎng)受到抑制。(5)雙電層作用機(jī)理對(duì)于有機(jī)膦酸類(lèi)防垢劑的防垢機(jī)理，Gill等人提出了雙電層作用機(jī)理。認(rèn)為防垢劑的作用是在生長(zhǎng)晶核附近的擴(kuò)散邊界層內(nèi)富集，形成雙電層并阻礙成垢的離子或分子簇在金屬表面的聚結(jié)。他們認(rèn)為，阻垢劑與晶核(或垢質(zhì)分子簇)之間的結(jié)合是不穩(wěn)定的。(6)閥值效應(yīng)在水中投加幾種阻垢劑(數(shù)量級(jí)為每升數(shù)毫克)，可將比按化學(xué)計(jì)量比高得多的鈣離子穩(wěn)定在水中。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因在于阻垢劑的陰離子和金屬陽(yáng)離子的鰲合并非按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行，是由于CaCO3微晶吸附上阻垢劑后可抑制CaCO3晶體的析出。以上幾種機(jī)理表示出目前人們對(duì)阻垢作用的認(rèn)識(shí)水平，由于它們都帶有不同程度的推測(cè)，因而人們?cè)趯?duì)具體結(jié)垢問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí)，往往將阻垢作用歸結(jié)為多種機(jī)理的復(fù)合作用，這反映了當(dāng)前人們對(duì)阻垢機(jī)理的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)籠統(tǒng)。由于結(jié)垢本身是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程， 阻垢劑的介入使該過(guò)程變得更加復(fù)雜。在合成三元共聚物防垢劑的工藝中，聚合體系PH值不同，對(duì)防垢劑的防垢效果而言產(chǎn)生很大影響，只有當(dāng)聚合體系PH值在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，聚合物才有良好的防垢效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種三元共聚物防垢劑的合成工藝，該三元共聚物防垢劑的合成工藝通過(guò)控制聚合體系PH值，從而能顯著增強(qiáng)防垢效果，且流程簡(jiǎn)單、合成效率高、合成成本低。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，包括以下步驟
(a)在反應(yīng)容器內(nèi)，將烯類(lèi)單體、丙烯酰胺、丙烯酸加入蒸餾水溶解；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，控制聚合體系PH值為3. 0 7. 0，使烯類(lèi)單體、 丙烯酰胺、丙烯酸共聚；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合物；(d)向聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使制得的聚合反應(yīng)產(chǎn)物沉淀，該反應(yīng)產(chǎn)物沉淀即為三元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨。所述步驟(d)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀進(jìn)行洗滌并干燥。反應(yīng)產(chǎn)物沉淀通過(guò)無(wú)水乙醇進(jìn)行洗滌。反應(yīng)產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過(guò)恒溫箱進(jìn)行干燥。所述步驟(b)中，聚合體系PH值為3. 0。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過(guò)控制聚合體系PH值，從而能顯著增強(qiáng)防垢效果，且流程簡(jiǎn)單、合成效率高、合成成本低。


圖1為本發(fā)明的聚合體系PH值與防垢率關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及的一種控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，包括以下步驟(a)在反應(yīng)容器內(nèi)，將烯類(lèi)單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，控制聚合體系PH值為6. 9 7. 0，使烯類(lèi)單體、 丙烯酰胺、丙烯酸共聚；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合物；(d)向聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使制得的聚合反應(yīng)產(chǎn)物沉淀，該反應(yīng)產(chǎn)物沉淀即為三元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨。所述步驟(d)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀進(jìn)行洗滌并干燥。反應(yīng)產(chǎn)物沉淀通過(guò)無(wú)水乙醇進(jìn)行洗滌。反應(yīng)產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過(guò)恒溫箱進(jìn)行干燥。所述步驟(b)中，聚合體系PH值為3. 0。為了得到最佳的聚合體系PH值，本發(fā)明做了聚合體系PH值對(duì)防垢效果的影響試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，由圖1可知，隨著PH值的逐漸增大，聚合物防垢劑的防垢效果在降低。在酸性條件下，聚合物中羧基的含量增多，增加了分子表面平均電荷密度，易與高價(jià)金屬成垢離子螯合生成能量較低的環(huán)狀絡(luò)合物；隨著堿性的增強(qiáng)，這種效果逐漸減弱，同時(shí)產(chǎn)生了氫氧化物晶體沉淀也導(dǎo)致聚合物防垢率急劇下降。故該防垢劑適合在酸性或中性條件下使用，聚合體系的酸堿度定為PH值為3. 0 7. 0，且優(yōu)先為3. 0。上述合成工藝通過(guò)控制聚合體系PH值，從而能顯著增強(qiáng)防垢效果，且流程簡(jiǎn)單、 合成效率高、合成成本低。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，包括以下步驟(a)在反應(yīng)容器內(nèi)，將烯類(lèi)單體、丙烯酰胺、丙烯酸加入蒸餾水溶解；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，控制聚合體系PH值為3.0 7. 0，使烯類(lèi)單體、丙烯酰胺、丙烯酸共聚；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合物；(d)向聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使制得的聚合反應(yīng)產(chǎn)物沉淀，該反應(yīng)產(chǎn)物沉淀即為三元共聚物防垢劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，所述步驟(d)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物沉淀進(jìn)行洗滌并干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，反應(yīng)產(chǎn)物沉淀通過(guò)無(wú)水乙醇進(jìn)行洗滌。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，反應(yīng)產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過(guò)恒溫箱進(jìn)行干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制PH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，聚合體系PH值為3.0。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制pH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝。該控制pH值提高防垢率的三元共聚物防垢劑合成工藝包括將烯類(lèi)單體和丙烯酰胺反應(yīng)得到聚合反應(yīng)產(chǎn)物混合物、冷卻使制得的聚合反應(yīng)產(chǎn)物沉淀、抽濾分離出沉淀物、洗滌干燥得到產(chǎn)品等步驟。本發(fā)明通過(guò)控制聚合體系pH值，從而能顯著增強(qiáng)防垢效果，且流程簡(jiǎn)單、合成效率高、合成成本低。
文檔編號(hào)C09K8/528GK102453200SQ20101054944
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者袁俊海 申請(qǐng)人:袁俊海