專利名稱：一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的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，具體是指一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝。
背景技術(shù)：
在原油的開采過程中，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； 稠油開采注高溫?zé)崴邷責(zé)崴诩訜釥t、注水管線中結(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。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，使原來以離子狀態(tài)存在于水溶液中的無機(jī)鹽達(dá)到過飽和狀態(tài)，超過了他們的溶解度而結(jié)晶出來成垢。在以上幾種易結(jié)垢鹽中，無論在什么溫度下，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)再生一自解脫膜假說聚丙烯酸類阻垢劑能在金屬傳熱表面上形成一種與無機(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)雜的過程， 阻垢劑的介入使該過程變得更加復(fù)雜。在合成二元共聚物防垢劑的工藝中，烯類單體和丙烯酰胺配比不同，聚合物大分子鏈中各基團(tuán)所占比例不同，聚合物防垢性能不同。對(duì)防垢劑而言，只有當(dāng)大分子鏈中各基團(tuán)的比例適當(dāng)時(shí)，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，提供一種二元共聚物防垢劑的合成工藝，該二元共聚物防垢劑的合成工藝通過控制單體配比，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)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，包括以下步驟(a)在反應(yīng)容器內(nèi)，將烯類單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解，所述烯類單體和丙烯酰胺的摩爾比為4 6 7 3;(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，使烯類單體和丙烯酰胺共聚；(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)物沉淀即為二元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過硫酸銨。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)物沉淀通過無水乙醇進(jìn)行洗滌。反應(yīng)產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過恒溫箱進(jìn)行干燥。所述步驟(a)中，烯類單體和丙烯酰胺的摩爾比為6 4。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過控制單體配比，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。
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)明涉及的一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，包括以下步驟(a)在反應(yīng)容器內(nèi)，將烯類單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解，所述烯類單體和丙烯酰胺的摩爾比為4 6 7 3;(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，使烯類單體和丙烯酰胺共聚；
(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)物沉淀即為二元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過硫酸銨。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)物沉淀通過無水乙醇進(jìn)行洗滌。反應(yīng)產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過恒溫箱進(jìn)行干燥。所述步驟(a)中，烯類單體和丙烯酰胺的摩爾比為6 4。為了得到最佳的單體配比，本發(fā)明做了單體配比對(duì)防垢效果的影響試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示
權(quán)利要求
1.一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，其特征在于，包括以下步驟(a)在反應(yīng)容器內(nèi)，將烯類單體、丙烯酰胺加入蒸餾水溶解，所述烯類單體和丙烯酰胺的摩爾比為4 6 7 3 ；(b)加入引發(fā)劑，在不斷的攪拌下，使烯類單體和丙烯酰胺共聚；(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)物沉淀即為二元共聚物防垢劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，其特征在于，所述步驟(b)中，引發(fā)劑為過硫酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，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所述的一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，其特征在于，反應(yīng)產(chǎn)物沉淀通過無水乙醇進(jìn)行洗滌。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，其特征在于，反應(yīng)產(chǎn)物沉淀洗滌后，通過恒溫箱進(jìn)行干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，烯類單體和丙烯酰胺的摩爾比為6 4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝。該顯著增強(qiáng)防垢效果的二元共聚物防垢劑的合成工藝包括將烯類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)明通過控制單體配比，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)C08F210/00GK102453178SQ20101055088
公開日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