專利名稱：一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
石油開(kāi)采過(guò)程中伴隨有地層水的產(chǎn)生，而B(niǎo)a2+、Sr2+、S042_等陰陽(yáng)離子存在于不同地層水與注入水中，當(dāng)含有Ba2+、Sr2+、SO/—的兩種水相混合后極易產(chǎn)生硫酸鋇、硫酸鍶垢， 它堵塞地面管線及巖石孔隙，嚴(yán)重影響原油生產(chǎn)。由于鋇、鍶垢不易被一般的酸溶解，一旦生成很難除去，油田現(xiàn)場(chǎng)通常采用投加防垢劑來(lái)防止鋇、鍶垢的生成。防垢劑的早期應(yīng)用可追溯到上世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)所用的防垢劑多為天然產(chǎn)物(如木質(zhì)素和丹寧等)，在組成和性能上并不穩(wěn)定，加酸(硫酸或鹽酸)控垢也是這一年代所用方法之一。到了上世紀(jì)40年代，人們已經(jīng)能夠利用Langelier指數(shù)或Ryznar指數(shù)預(yù)測(cè)水的結(jié)垢傾向，但在技術(shù)上仍采用加酸調(diào)PH值的控垢手段。自上世紀(jì)50年代國(guó)外首次采用聚磷酸鹽作防垢劑以來(lái)，防垢劑在國(guó)外發(fā)展迅速，目前已有數(shù)千種防垢劑投放市場(chǎng)，如美國(guó)的 Nalco-8365、Nalco-3350 ；日本的 T-225，NW-25 等。我國(guó)的防垢劑的研究起步較晚，但發(fā)展速度很快，目前差不多國(guó)外有的產(chǎn)品我國(guó)也能生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)油氣田常用防垢劑主要有有機(jī)膦酸鹽類、高分子聚合物類、有機(jī)膦酸鹽與聚羧酸鹽復(fù)合類。一般說(shuō)來(lái)，有機(jī)膦酸鹽(酯)主要用于防碳酸鹽垢，聚羧酸及其衍生物主要用于防硫酸鹽垢，復(fù)合防垢劑主要用于防混合垢。自80年代末以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)膦羧酸、含磷聚合物類防垢劑的開(kāi)發(fā)給予了極大關(guān)注，相繼開(kāi)發(fā)了多種產(chǎn)品。該類防垢劑分子結(jié)構(gòu)中既還有膦酸基團(tuán)(-P03H2)，又含有羧酸基團(tuán)(-C00H)，因此，它同時(shí)具有防垢和緩蝕兩種性能，不僅對(duì)碳酸鹽垢防垢效果好，而且對(duì) CaS04、BaS04等硫酸鹽垢也非常有效。在各類垢中，硫酸鹽垢是最難處理的，特別是BaS04，因此各國(guó)都在竟相研究其對(duì)付辦法。M. C. Van等人進(jìn)行了旨在確定聚羧酸分子結(jié)構(gòu)與其抑制BaS04晶體生長(zhǎng)能力間關(guān)系的研究，他們采用了聚羧酸和聚馬來(lái)酸為主干的接有不同親、憎水基團(tuán)(如羥基、羧酸、 磺基、?；?的聚電解質(zhì)及聚丙烯酸和兩種馬來(lái)酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，憎水基團(tuán)的引入往往使防垢效果降低，如果引入的基團(tuán)能夠取代或增強(qiáng)象羧基這類基團(tuán)的濃度和BaS04、 CaS04晶體上的鋇、鈣的絡(luò)合穩(wěn)定性，那么就能增強(qiáng)防垢能力。上述研究結(jié)果已為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，丙烯酸、馬來(lái)酸與許多帶有羥基、磺基、酰基的烯類單體或次膦酸所合成的共聚物(齊聚物)均表現(xiàn)出較好的防垢的BaS04、CaS04能力。如成都科技大學(xué)與長(zhǎng)慶油田共同研制的 BS-2E，天研院開(kāi)發(fā)的CT4-52，美國(guó)Nalco公司生產(chǎn)的V-953等防垢劑。BS-2E防垢劑(馬來(lái)酸/醋酸乙烯酯的二元共聚物與有機(jī)膦酸鹽復(fù)配)對(duì)于抑制BaS04、SrS04結(jié)垢有很好的效果，其性能基本達(dá)到了美國(guó)Nalco公司生產(chǎn)的V-953水平。CT4-52防垢劑(膦基聚馬來(lái)酸酐)不僅能有效地抑制碳酸鹽結(jié)垢，而且對(duì)BaS04、SrS04等硫酸鹽垢也有很好的阻垢效在各類鋇、鍶垢防垢劑的研制過(guò)程中，聚合物防垢劑的研發(fā)是一大熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一些性能優(yōu)異的防垢劑，國(guó)內(nèi)多用其它單體與馬來(lái)酸酐、丙烯酸共聚以期提高防垢效率，如丙烯酸/丙烯酸酯共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、磺化苯乙烯/馬來(lái)酸酐共聚物、馬來(lái)酸酐/醋酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物等。但由于沒(méi)有從根本上改變聚合物的結(jié)構(gòu)，達(dá)不到預(yù)期的效果。國(guó)外在這方面的研究也非?；钴S，能生物降解的聚天冬氨酸鹽的防垢劑在研究之中，莫比爾石油公司開(kāi)發(fā)出一種新防垢劑，能夠抑制多價(jià)金屬離子結(jié)垢，據(jù)報(bào)道Ambar強(qiáng)化增產(chǎn)集團(tuán)公司將具有螯合性能的產(chǎn)物用于防碳酸鈣、硫酸鋇、 硫酸鍶垢的生成，加拿大也正在研制一種能防硫酸鋇垢的防垢劑。隨著近年來(lái)環(huán)保意識(shí)的提高，人們開(kāi)始著手研發(fā)綠色防垢劑，來(lái)降低甚至是消除防垢劑所帶來(lái)對(duì)環(huán)境污染的負(fù)面效果。聚合物除垢劑是由結(jié)構(gòu)相同、組成相同但相對(duì)分子質(zhì)量不同的同系高分子組成的混合物，高分子聚合產(chǎn)物具有多分散性。聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布影響其性能，因此，估算或者測(cè)定聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布可以獲得確定聚合物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的重要數(shù)據(jù)。

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，提供一種操作簡(jiǎn)單、能準(zhǔn)確測(cè)定特性粘數(shù)、且測(cè)定精度高的聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法， 包括以下步驟(a)準(zhǔn)確稱取0. 05g左右經(jīng)純化、完全干燥的聚合物除垢劑樣品，用20mL蒸餾水溶解并轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中，待溶解完全后，在25°C恒溫水浴中經(jīng)恒溫后，補(bǔ)加水稀釋至刻度；(b)在粘度計(jì)B、C支管上套上20cm乳膠管，垂直放入恒溫水浴中，使水面完全浸入D球，并固定好；(c)用移液管從A管注入IOmL用玻砂漏斗過(guò)濾后的聚合物溶液，恒溫lOmin，然后用夾子夾住C管上的乳膠管使不通氣，用洗耳球從B管吸氣，使溶液沿B管上升至D球的一半，停止吸氣，先拿開(kāi)洗耳球，再松開(kāi)C管夾；A管中液體的液面不斷下降，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度線，開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)液面流經(jīng)b刻度線，停止計(jì)時(shí)，此即流出時(shí)間；重復(fù)操作兩次，使三次的流出時(shí)間相差在0. 2s以內(nèi)，取三次的平均值為濃度Cl的流出時(shí)間、；(d)用移液管吸取5mL蒸餾水；從A管注入A球，從C管用洗耳球吹氣使混合均勻， 再?gòu)腂管吸溶液至D球，再恒溫lOmin，按操作步驟4測(cè)定濃度C2即2/3Q濃度溶液的流出時(shí)間t2 ；(e)用同樣的方法分別再加入5mL、IOmLUOmL蒸餾水，分別測(cè)定濃度為起始濃度的1/2、1/3和1/4的溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間t3、t4、t5 ；(f)取出粘度計(jì)，倒出聚合物溶液，將粘度計(jì)洗干凈，在用蒸餾水淌洗兩次；注入 10-20mL蒸餾水，將粘度計(jì)安裝在恒溫水浴中，恒溫lOmin，測(cè)定純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間tQ ；(g)將記錄好的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；在數(shù)據(jù)處理中，為方便起見(jiàn)，一般不用溶液的真實(shí)濃度計(jì)算和作圖，而采用相對(duì)濃度；設(shè)Ctl是溶液的初始濃度，C為溶液的真實(shí)濃度，C' 為相對(duì)濃度，則有C = C' C0,起始溶液的相對(duì)濃度C'為1，依次加入5mL、5mL、IOmL, IOmL,溶劑稀釋后的相對(duì)濃度C'分別為2/3、1/2、1/3、1/4，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的流出時(shí)間計(jì)算出不同濃度溶液的流出時(shí)間t，相對(duì)粘度I、增比粘度nsp、對(duì)數(shù)粘度In i^，比濃粘度nsp/c'和比濃對(duì)數(shù)粘度InIiyc'，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以nsp/c'和Innyc'為縱坐標(biāo)，以相對(duì)濃度C' 為橫坐標(biāo)作圖，將直線外推至C' =0，得到截距為A'，則特性粘數(shù)[η] =A' /C。。
所述步驟(b)開(kāi)始前，首先將粘度計(jì)清洗干凈。
所述步驟(b)中，恒溫水浴的溫度為30 士0. 1 °C。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是操作簡(jiǎn)單、能準(zhǔn)確測(cè)定特性粘數(shù)、且測(cè)定精度高。


圖1為本發(fā)明的粘度計(jì)的結(jié)構(gòu)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)明涉及的一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法，包括以下步驟(a)準(zhǔn)確稱取0. 05g左右經(jīng)純化、完全干燥的聚合物除垢劑樣品，用20mL蒸餾水溶解并轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中，待溶解完全后，在25°C恒溫水浴中經(jīng)恒溫后，補(bǔ)加水稀釋至刻度；(b)在粘度計(jì)如圖1所示的B、C支管上套上20cm乳膠管，垂直放入恒溫水浴中， 使水面完全浸入D球，并固定好；(c)用移液管從如圖1所示的A管注入IOmL用玻砂漏斗過(guò)濾后的聚合物溶液，恒溫lOmin，然后用夾子夾住C管上的乳膠管使不通氣，用洗耳球從B管吸氣，使溶液沿B管上升至D球的一半，停止吸氣，先拿開(kāi)洗耳球，再松開(kāi)C管夾；A管中液體的液面不斷下降，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度線，開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)液面流經(jīng)b刻度線，停止計(jì)時(shí)，此即流出時(shí)間；重復(fù)操作兩次，使三次的流出時(shí)間相差在0. 2s以內(nèi)，取三次的平均值為濃度Cl的流出時(shí)間、；(d)用移液管吸取5mL蒸餾水；從A管注入A球，從C管用洗耳球吹氣使混合均勻， 再?gòu)腂管吸溶液至D球，再恒溫lOmin，按操作步驟4測(cè)定濃度C2即2/3Q濃度溶液的流出時(shí)間t2 ；(e)用同樣的方法分別再加入5mL、IOmLUOmL蒸餾水，分別測(cè)定濃度為起始濃度的1/2、1/3和1/4的溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間t3、t4、t5 ；(f)取出粘度計(jì)，倒出聚合物溶液，將粘度計(jì)洗干凈，在用蒸餾水淌洗兩次；注入 10-20mL蒸餾水，將粘度計(jì)安裝在恒溫水浴中，恒溫lOmin，測(cè)定純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間tQ ；(g)將記錄好的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；在數(shù)據(jù)處理中，為方便起見(jiàn)，一般不用溶液的真實(shí)濃度計(jì)算和作圖，而采用相對(duì)濃度；設(shè)Ctl是溶液的初始濃度，C為溶液的真實(shí)濃度，C' 為相對(duì)濃度，則有C = C' C0,起始溶液的相對(duì)濃度C'為1，依次加入5mL、5mL、IOmL, IOmL, 溶劑稀釋后的相對(duì)濃度C'分別為2/3、1/2、1/3、1/4，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的流出時(shí)間計(jì)算出不同濃度溶液的流出時(shí)間t，相對(duì)粘度I、增比粘度ηsp、對(duì)數(shù)粘度In I，比濃粘度nsp/C'和比濃對(duì)數(shù)粘度iniiyc'，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以nsp/c'和lnnyc'為縱坐標(biāo)，以相對(duì)濃度C'為橫坐標(biāo)作圖，將直線外推至C' =0，得到截距為A'，則特性粘數(shù)[η] =A' /C。。所述步驟(b)開(kāi)始前，首先將粘度計(jì)清洗干凈。所述步驟(b)中，恒溫水浴的溫度為30 士0. 1 °C。上述測(cè)定方法操作簡(jiǎn)單、能準(zhǔn)確測(cè)定特性粘數(shù)、且測(cè)定精度高。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
1.一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟(a)準(zhǔn)確稱取0.05g左右經(jīng)純化、完全干燥的聚合物除垢劑樣品，用20mL蒸餾水溶解并轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中，待溶解完全后，在25°C恒溫水浴中經(jīng)恒溫后，補(bǔ)加水稀釋至刻度；(b)在粘度計(jì)B、C支管上套上20cm乳膠管，垂直放入恒溫水浴中，使水面完全浸入D 球，并固定好；(c)用移液管從A管注入IOmL用玻砂漏斗過(guò)濾后的聚合物溶液，恒溫lOmin，然后用夾子夾住C管上的乳膠管使不通氣，用洗耳球從B管吸氣，使溶液沿B管上升至D球的一半，停止吸氣，先拿開(kāi)洗耳球，再松開(kāi)C管夾；A管中液體的液面不斷下降，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度線， 開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)液面流經(jīng)b刻度線，停止計(jì)時(shí)，此即流出時(shí)間；重復(fù)操作兩次，使三次的流出時(shí)間相差在0. 以內(nèi)，取三次的平均值為濃度Cl的流出時(shí)間、；(d)用移液管吸取5mL蒸餾水；從A管注入A球，從C管用洗耳球吹氣使混合均勻，再?gòu)腂管吸溶液至D球，再恒溫lOmin，按操作步驟4測(cè)定濃度C2即2/3Q濃度溶液的流出時(shí)間t2 ；(e)用同樣的方法分別再加入5mL、10mL、10mL蒸餾水，分別測(cè)定濃度為起始濃度的 1/2、1/3和1/4的溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間t3、t4、t5 ；(f)取出粘度計(jì)，倒出聚合物溶液，將粘度計(jì)洗干凈，在用蒸餾水淌洗兩次；注入 10-20mL蒸餾水，將粘度計(jì)安裝在恒溫水浴中，恒溫lOmin，測(cè)定純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間tQ ；(g)將記錄好的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；在數(shù)據(jù)處理中，為方便起見(jiàn)，一般不用溶液的真實(shí)濃度計(jì)算和作圖，而采用相對(duì)濃度；設(shè)Ctl是溶液的初始濃度，C為溶液的真實(shí)濃度，C'為相對(duì)濃度，則有C = C' C0,起始溶液的相對(duì)濃度C'為1，依次加入5mL、5mL、IOmL, 10mL、溶劑稀釋后的相對(duì)濃度C'分別為2/3、1/2、1/3、1/4，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的流出時(shí)間計(jì)算出不同濃度溶液的流出時(shí)間t，相對(duì)粘度I、增比粘度ηsp、對(duì)數(shù)粘度In I，比濃粘度nsp/C'和比濃對(duì)數(shù)粘度Innyc'，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以nsp/c'和Innyc'為縱坐標(biāo)，以相對(duì)濃度C'為橫坐標(biāo)作圖，將直線外推至C' =0，得到截距為A'，則特性粘數(shù)[η] =A' /C。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟(b)開(kāi)始前，首先將粘度計(jì)清洗干凈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法，其特征在于，所述步驟(b)中，恒溫水浴的溫度為30士0. 1°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法。該聚合物防垢劑的特性粘數(shù)測(cè)定方法包括溶解聚合物除垢劑樣品，安裝粘度計(jì)，測(cè)出流出時(shí)間t1、t2、t3、t4、t5，計(jì)算特性粘數(shù)等步驟。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、能準(zhǔn)確測(cè)定特性粘數(shù)、且測(cè)定精度高。
文檔編號(hào)G01N11/00GK102455275SQ201010540518
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者袁俊海 申請(qǐng)人:袁俊海