一種三元共聚物阻垢劑的合成及反應條件的確定

王 迪，王春亮，李光祥，聶海風，譚 蓓

（1.長江大學石油工程學院，湖北武漢 430100；2.大港油田灘海開發公司，天津 300280；3.塔里木油田分公司塔西南勘探開發公司油氣開發部，新疆澤普 844804）

隨著國內各油田相繼步入開發中后期，注水開采已經成為增加原油產量、提高采收率的主要措施，對于穩定原油產量發揮了無可替代的作用，但是隨之也產生了一些問題。由于注入水、完井液等與地層水不配伍、常規酸化作業后成垢物質二次沉淀等現象，導致在油層、井孔中以及注水系統內，形成各種類型的油田垢，嚴重影響原油正常生產。針對這一問題，越來越多的油田工作者致力于防垢劑、阻垢劑的研究。

1 阻垢劑AA_MA_HPA的合成實驗

1.1 實驗試劑與儀器

表1 實驗試劑

表2 實驗儀器

1.2 實驗步驟

（1）在裝有電動攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的四口燒瓶中加入一定量的順丁烯二酸酐；（2）加入一定量的蒸餾水，在恒溫水浴鍋中加熱攪拌，升溫到65℃；（3）在一只滴夜漏斗中加入一定量的丙烯酸和丙烯酸羥丙酯的混合物，另一只滴夜漏斗中加入所需的過氧化氫，并加入定量的蒸餾水溶解；（4）兩只滴夜漏斗開始同時滴加單體和引發劑，控制滴加速度，滴加時間約為1 h；（5）滴加完畢后，升溫至85℃繼續反應4 h，反應完成后冷卻得淡黃色透明液體。

1.3 阻垢率測試

（1）阻垢率計算方法：E=（M0-M1）/M0×100%，式中E-所測阻垢劑的阻垢率；M0-未加阻垢劑混合液中生成的垢重；M1-加阻垢劑后混合液中生成的垢重。

（2）采用靜態阻垢法測試阻垢劑對BaSO4和SrSO4的阻垢效果，計算得出：在加量為30 mg/L時，對于濃度分別為370 mg/L的Ba2+和4 000 mg/L的Sr2+，其阻垢率分別為100%和73.84%。

2 反應條件的確定

2.1 反應條件的選擇

影響馬來酸酐（MA）、丙烯酸（AA）、丙烯酸羥丙酯（HPA）聚合的條件有以下幾個方面：單體配比（MA：AA：HPA）、引發劑用量（占單體總質量）、溫度和反應時間，以這四個影響因素為基礎，設計正交方案，確定出最佳的反應條件。

表3 正交實驗的因素和水平

表4 正交實驗結果L9（34）

2.1.1 正交設計（見表3）

2.1.2 實驗結果與分析（見表4）表4中，極差R分析知，影響因素的大小順序為A＞B＞C＞D，即單體配比＞引發劑用量＞溫度＞反應時間，分析K值的大小，對于A因素，K1的值最大為78.11；對于B因素，K2的值最大為72.71；對于C因素，K3的值最大為66.25；對于D因素，K2的值最大為65.01，可以確定出最佳反應條件為 A1B2C3D2，即單體配比（MA：AA：HPA）＝1:0.4:0.6，引發劑用量（占單體總質量）為14%，反應溫度為90℃，反應時間為4 h。

2.2 反應條件的驗證

驗證上述確定的最佳反應條件的準確性及重現性，實驗結果（見表5）。

表5 驗證實驗

可知：MA/AA/HPA三元共聚物的聚合在此反應條件下，其產物具有最高的阻垢率，并且阻垢率數據重現性較好。

3 結論

（1）用計算阻垢率的方法能夠有效測出阻垢劑的阻垢能力。

（2）合成的三元共聚物對硫酸鋇鍶垢效果優異，在加量為30 mg/L時，對于濃度分別為370 mg/L的Ba2+和4 000 mg/L的Sr2+，其阻垢率分別為100%和73.84%。

（3）三元共聚物最佳的反應條件：單體配比（MA：AA：HPA）＝1:0.4:0.6，引發劑用量（占單體總質量）為14%，反應溫度為90℃，反應時間為4 h。在此條件時，能夠有效進行結構的生成，阻垢率都在90%以上。

［1］王睿，張歧，丁潔，等.阻垢劑作用機理研究進展［J］.化學工業與工程，2001，18（2）：79-86.

［2］雷曉娟，謝志海，張旭，李莉，降曉燕.新型硫酸鋇阻垢劑的合成及性能評價［J］.化學工程，2011，39（2）：76-78.

［3］孫陽.馬來酸酐-丙烯酸阻垢劑的合成與應用［D］.大慶石油學院，2003.

［4］張現斌.硫酸鋇（鍶）阻垢劑的合成與應用性能研究［D］.西南石油大學，2007.