本發(fā)明涉及一種防垢劑及其制備方法，屬于油田化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
油田進入含水期的開發(fā)時，由于水的熱力學(xué)不穩(wěn)定性和化學(xué)不相容性，往往造成油井井筒、地面系統(tǒng)及注水地層的結(jié)垢問題，給生產(chǎn)帶來極大的危害。由于結(jié)垢導(dǎo)致管線堵塞，嚴(yán)重者造成油井停產(chǎn)或報廢，致使油井產(chǎn)液量下降，造成經(jīng)濟損失。防垢劑是指加入到水中，能抑制垢生成的一類化學(xué)試劑。自20世紀(jì)30年代以來，防垢劑經(jīng)歷了從無機物到有機物，從小分子到高分子聚合物的制備發(fā)展歷程。近年來，國內(nèi)外主要采用的是有機膦酸型防垢劑和聚合物型防垢劑。有機膦酸型防垢劑中的磷化合物會對生態(tài)環(huán)境帶來不利影響。無論是天然聚合物還是合成聚合物防垢劑，都存在配方單一的局限性，另外微量聚合物防垢劑在溶液中的濃度不容易檢測。在油田用的注入水中加入防垢劑可以阻止各種無機垢的生成，解決油井井筒、地面系統(tǒng)及注水地層的結(jié)垢問題。所以，研究出新型高效的防垢劑就顯得十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種防垢劑及其制備方法，本發(fā)明新型防垢劑的防垢效果好，應(yīng)用過程中被吸附的量少，除垢的作用距離長、作用的有效期時間長。本發(fā)明提供的防垢劑，它由改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉、有機膦酸鹽和稀釋劑組成；所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉、所述有機膦酸鹽和所述稀釋劑的質(zhì)量比為1.0～1.5：1.5～2.0：7.0～7.5。上述的防垢劑，所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉按照如下步驟制備：1)將馬來酸酐和改性劑溶于溶劑中得到混合液，向所述混合液中加入堿液，然后升溫至溫度Ⅰ，在催化劑和過氧化物試劑作用下，進行反應(yīng)；然后再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，升溫至溫度Ⅱ，反應(yīng)得到改性環(huán)氧琥珀酸鈉；2)將改性環(huán)氧琥珀酸鈉配成改性環(huán)氧琥珀酸鈉水溶液，然后將改性環(huán)氧琥珀酸鈉水溶液和引發(fā)劑混合，反應(yīng)得到所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉。本發(fā)明中制備的所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉分子量的范圍具體可為750-1000。上述的防垢劑，制備所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉的步驟1)中，所述堿液的質(zhì)量濃度可為50％～55％，具體可為50％；所述過氧化物試劑的質(zhì)量濃度可為30％～32％，具體可為30％；所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度可為50％～55％，具體可為50％；所述馬來酸酐、所述改性劑、所述堿液、所述催化劑和所述過氧化物試劑的質(zhì)量比可為19.6～19.8：16.0～16.2：7.5～8.0：0.02～0.025：33.3～34.5，具體可為19.6：16.0；7.5：0.02：33.3；步驟2)中，所述改性環(huán)氧琥珀酸鈉水溶液的質(zhì)量濃度可為50％～55％，具體可為50％；所述引發(fā)劑的質(zhì)量濃度為2.4％～2.8％，具體可為2.5％；所述改性環(huán)氧琥珀酸水鈉溶液與所述引發(fā)劑的質(zhì)量比可為50～55：1.0～1.5，具體可為50：1。上述的防垢劑，制備所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉的步驟1)中，在升溫至溫度Ⅰ可為50～55℃條件下，具體可為55℃，反應(yīng)時間可為2.5～3.0h，具體可為2.5h；在升溫至溫度Ⅱ可為70～75℃條件下，具體可為70℃，反應(yīng)時間可為1.2～1.5h，具體可為1.5h；用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值可為5～7，具體可在40min內(nèi)將氫氧化鈉溶液緩慢滴加，進行調(diào)節(jié)溶液的pH值；步驟2)中，所述反應(yīng)的溫度可為88～92℃，具體可為90℃，時間可為1.8～2.0h，具體可為2.0h。上述的防垢劑，所述改性劑可為三氧化硫；所述溶劑可為蒸餾水；所述堿液可為氫氧化鈉水溶液；所述催化劑可為鎢酸鈉；所述過氧化物試劑可為過氧化氫水溶液；所述引發(fā)劑可為氫氧化鈣。上述的防垢劑，制備所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉的步驟1)中還包括反應(yīng)結(jié)束后加入丙酮沉淀所述改性環(huán)氧琥珀酸鈉，然后過濾固體得到所述改性環(huán)氧琥珀酸鈉，并將其干燥的步驟；步驟2)中還包括反應(yīng)結(jié)束后加入乙醇沉淀所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉，然后過濾固體得到所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉，并將其干燥的步驟。上述的防垢劑，所述有機膦酸鹽的結(jié)構(gòu)式為式Ⅰ，(HO)2-PO-(R1)x-N-(R2-PO-(OH)2)2式Ⅰ式中，R1和R2可為含有1～10個碳原子數(shù)的亞烷基；x可為1～30的整數(shù)。上述的防垢劑，所述稀釋劑可為蒸餾水。上述的防垢劑，所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉、所述有機膦酸鹽和所述稀釋劑的質(zhì)量比可為1：2：7。本發(fā)明還提供了上述的防垢劑的制備方法，包括如下步驟：將所述改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉、所述有機膦酸鹽和所述稀釋劑混合，攪拌均勻，得到所述防垢劑。本發(fā)明具有如下有益效果：1、本發(fā)明的防垢劑溶液的防垢效果好，能夠有效阻止鈣、鎂、鍶和鋇等無機垢的形成；2、本發(fā)明的防垢劑溶液被吸附的量少，在防垢劑溶液注入地層過程中，只被地層礦物少量吸附，能夠有效提高防垢劑的利用效率；3、本發(fā)明的防垢劑溶液的作用距離長、有效期長，能夠降低施工頻率，達(dá)到降本增效的目的。具體實施方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實施例1、防垢劑的制備改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉的制備：(1)在裝有溫度計、冷凝管、恒速攪拌裝置和恒壓滴液漏斗的250mL四口燒瓶中加入19.6g馬來酸酐和16g的三氧化硫(分析純)，加入30mL蒸餾水，加熱溶解。在恒速攪拌條件下，緩慢滴加5mL的氫氧化鈉溶液(質(zhì)量濃度為50％)，加熱，待溫度升至55℃時，加入0.02g催化劑鎢酸鈉，反應(yīng)2.5h。然后將30mL的質(zhì)量濃度為30％過氧化氫水溶液(質(zhì)量為33.3g)，控制其滴定在40min內(nèi)滴完，再用50％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為5～7。然后繼續(xù)升溫至70℃反應(yīng)，反應(yīng)1.5h。反應(yīng)結(jié)束后，加入50mL丙酮，攪拌之后靜置、沉淀，抽濾得到沉淀，將沉淀真空干燥得白色粉末，即為改性環(huán)氧琥珀酸鈉。(2)將制得的改性環(huán)氧琥珀酸鈉配成質(zhì)量濃度為50％的改性環(huán)氧琥珀酸鈉水溶液，取50mL改性環(huán)氧琥珀酸鈉水溶液倒入裝有溫度計、冷凝管、恒速攪拌裝置和恒壓滴液漏斗的250mL四口燒瓶中，在恒速攪拌下，分兩次加入共1g質(zhì)量濃度為2.5％的引發(fā)劑Ca(OH)2，然后升溫至90℃反應(yīng)2h，得到黃色液體，加入適量乙醇沉淀，將沉淀真空干燥，得白色固體粉末，即為改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉。結(jié)構(gòu)確證結(jié)果如下：紅外譜圖分析鑒定結(jié)果有以下特征吸收峰，3450cm-1對應(yīng)的官能團為COOH；1630cm-1對應(yīng)的官能團為C＝O；1270cm-1對應(yīng)的官能團為C-O-C；1180cm-1對應(yīng)的官能團為SO2；950cm-1對應(yīng)的官能團為C-H。由此推斷合成的產(chǎn)品為改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉。證明其結(jié)構(gòu)通式如下式Ⅱ：H-[O-CR1COONa-CR2COONa]n-OH式Ⅱ式中，R1和R2分別為-H和-SO3H。本發(fā)明制備的改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉分子量的范圍為750-1000。防垢劑的制備：取10g上述制備的改性聚環(huán)氧琥珀酸鈉和20g有機膦酸鹽加入燒杯中，混合均勻，在攪拌條件下向混合后的產(chǎn)物中加入70g蒸餾水，用玻璃棒攪拌5min即得到防垢劑。上述制備防垢劑使用的有機膦酸鹽的結(jié)構(gòu)式為(HO)2-PO-(R1)x-N-(R2-PO-(OH)2)2，其中，R1和R2分別為含有1和2個碳原子數(shù)的亞烷基，x為1。本發(fā)明防垢劑分別采用“成垢離子測定法”和“動態(tài)巖心驅(qū)替法”進行評價：(1)采用“成垢離子測定法”對本發(fā)明新型防垢劑溶液隨著防垢劑加量和實驗溫度的變化對防垢效果的影響進行考察，結(jié)果如表1所示，由表1可知，本實施例制備的防垢劑在40～80℃之間，當(dāng)防垢劑的質(zhì)量濃度大于20ppm后，防垢率可以達(dá)到85％以上，當(dāng)防垢劑的濃度達(dá)到30ppm時，防垢率可以達(dá)到90％以上，說明本發(fā)明制備的新型防垢劑具有很好的防垢能力。表1本發(fā)明實施例制備的防垢劑溶液的防垢效果評價(2)采用“動態(tài)巖心驅(qū)替法”對本發(fā)明實施例制備的新型防垢劑進行動態(tài)吸附量實驗評價，在溫度為60℃、初始防垢劑濃度為100ppm的條件下，通過測試不同長度巖心在不同時間對防垢劑的吸附量，以及與常規(guī)防垢劑吸附量對比，防垢劑性能測試數(shù)據(jù)如表2所示。由表2可知，本發(fā)明制備的防垢劑具有被吸附量小、有效期長等優(yōu)點，能夠延長油井酸洗周期，提高經(jīng)濟效益。表2防垢劑溶液在長巖心中的吸附量評價巖心長度(cm)驅(qū)替PV數(shù)吸附量(mg/g)本發(fā)明實施例制備的防垢劑50200.638本發(fā)明實施例制備的防垢劑40200.529本發(fā)明實施例制備的防垢劑30200.436本發(fā)明實施例制備的防垢劑20200.312本發(fā)明實施例制備的防垢劑10200.185常規(guī)防垢劑HEDP50200.891常規(guī)防垢劑HEDP40200.763常規(guī)防垢劑HEDP30200.589常規(guī)防垢劑HEDP20200.492常規(guī)防垢劑HEDP10200.373