一种油田用耐温型硫酸钡锶防垢剂及其制备方法技术

一种油田用耐温型硫酸钡锶防垢剂及其制备方法。一种高效耐温型硫酸钡锶防垢剂，防垢剂的合成单体选择丙烯酸、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸为聚合反应提供羧基，选择2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸为磺酸基载体，反应所用引发剂根据反应环境条件选择过硫酸铵；所述顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸的质量比为25‑60:25‑60:3‑10:5‑15，优选是25‑35:50‑60:5‑8:10‑15。所述防垢剂在较低的使用浓度即有较好的防垢效果，且在较高的环境温度也可保持高防垢率。

A temperature-resistant barium strontium sulfate scale inhibitor for oil field and its preparation method

The invention relates to a temperature-resistant barium strontium sulfate scale inhibitor for oil fields and a preparation method thereof. An efficient temperature-resistant barium strontium sulfate scale inhibitor is prepared. The synthetic monomers of the scale inhibitor select acrylic acid, maleic anhydride and methacrylic acid to provide carboxyl groups for the polymerization reaction, 2 acrylamide 2 methylpropionic sulfonic acid as the sulfonic acid carrier, and the initiator for the reaction selects ammonium persulfate according to the reaction environment conditions; The maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid and 2. The mass ratio of acrylamide 2 methyl propionic sulfonic acid is 25 60:25 60:3 10:5 15, and the optimum is 25 35:50 60:5 8:10 15. The anti-scaling agent has better anti-scaling effect at a lower use concentration, and can also maintain a high anti-scaling rate at a higher ambient temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种油田用耐温型硫酸钡锶防垢剂及其制备方法
本专利技术属于油田水处理
，特别是涉及一种高效耐温型硫酸钡锶防垢剂及其制备方法。技术背景当油田进入含水开发阶段，由于水的不配伍性和热力学不稳定性，导致地层和井筒的各个部位以及设备积水处理系统各部位结垢。结垢是油田水质控制中遇到的严重问题，会导致油井产量降低、生产设备使用寿命缩短以及地层渗透率降低。现阶段，结垢已成为制约油田降低成本、提高产量的重要因素。目前在油田生产过程中常见水垢类型主要包括碳酸盐垢和硫酸盐垢，其中硫酸盐垢中的硫酸钡、硫酸锶垢溶解度极低，极易形成沉淀，且沉淀一旦形成便极难被清除，且硫酸钡锶垢会产生于地面集输管线、井筒和储层等温度条件差异较大的复杂环境。为解决此类结垢问题，研发和使用能应对复杂外部环境高效硫酸钡锶防垢剂是国内外的主要方法，为此本专利技术提出了一种新型耐温型高效硫酸钡锶防垢剂。CN105176509公开了一种针对硫酸钡锶垢的中性防垢剂，该防垢剂的质量组分为马来酸酐：丙烯酸：丙烯酸甲酯：过硫酸铵：蒸馏水＝5.0～5.5：1.5～3.0：1.5～3.5：1：15，并用50％的氢氧化钠水溶液将pH调至7。该防垢剂在防垢温度为70℃，防垢时间为16h，防垢剂加量为30mg/L-40mg/L的范围内防垢剂对钡锶垢的防垢率仅达50％。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供了一种高效耐温型硫酸钡锶防垢剂及其制备方法。本专利技术的目的之一是提供一种具有制备方便、成本低廉、性能稳定、防垢率高、使用浓度低且在较高的环境温度也可保持较好防垢效果的防垢剂，能有效防止硫酸钡锶垢的形成，避免出现结垢对管道和设备的堵塞的高效耐温型硫酸钡锶防垢剂。本专利技术高效硫酸钡防垢剂所采取的技术方案是：一种高效耐温型硫酸钡锶防垢剂，防垢剂的合成单体选择丙烯酸、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸为聚合反应提供羧基，选择2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为磺酸基载体，反应所用引发剂根据反应环境条件选择过硫酸铵。所述顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸的质量比为25-60:25-60:3-10:5-15，优选是25-35:50-60:5-8:10-15。所述引发剂用量为聚合单体总质量的0.5-5wt％，优选是1-3wt％，更优选是1.5-2.5wt％。所述聚合单体的重均分子量为5000-20000，优选是8000-12000，更优选是10000。所述防垢剂在水中钡、锶离子总浓度不高于800mg/L时，防垢率可达到85％以上，优选达到80％以上。所述防垢剂的适用温度为0-100℃，优选为50-80℃。所述防垢剂的使用浓度为10-500mg/L，优选为100-300mg/L。所述防垢剂中，当MA:AA＝57.5:25得到白色高粘液体，MA:AA＝42.5:40得到黄色半透明液体。本专利技术的有益技术效果：所述耐温型高效硫酸钡锶垢防垢剂在较低的使用浓度即有较好的防垢效果，且在较高的环境温度也可保持防垢率。优选的，在钡、锶离子总浓度为600mg/L，防垢温度为50℃，防垢剂使用浓度为100mg/L时其防垢率可达85％以上，当环境温度升至90℃时，防垢率也可保持在84％。硫酸钡锶防垢剂制备方法：包括以下步骤：(1)向密封恒温搅拌装置中加入顺丁烯二酸酐和过硫酸铵以及去离子水，加热搅拌直至其完全溶解。(2)升高温度至70-90℃，滴加丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、功能性单体甲基丙烯酸混合物，滴加速度为10-500mL/L。(3)滴加结束后在70-90℃的温度环境下持续搅拌0.5-5h，冷却浓缩后去除上层清液，即得到所得产物。附图说明图1：聚合防垢剂红外光谱；图2：聚合防垢剂气相色谱；图3：不同浓度防垢剂在50℃的硫酸钡锶防垢率；图4：不同温度下50mg/L防垢剂的硫酸钡锶防垢率。具体实施方式：为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：实施例1顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、过硫酸铵的质量比为30:50:5:14:1。制备方法包括以下步骤：(1)向密封恒温搅拌装置中加入顺丁烯二酸酐和过硫酸铵以及去离子水，加热搅拌直至其完全溶解。(2)升高温度至90℃，滴加丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、功能性单体甲基丙烯酸混合物，滴加速度为20mL/L。(3)滴加结束后在90℃的温度环境下持续搅拌5h，冷却浓缩后去除上层清液，即得到所得产物。50℃下按所述防垢率测试方法测试防垢率，得到其防垢率为84％。实施例2顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、过硫酸铵的质量比为30:52.5:5:12.5:1.5。制备方法包括以下步骤：(1)向密封恒温搅拌装置中加入顺丁烯二酸酐和过硫酸铵以及去离子水，加热搅拌直至其完全溶解。(2)升高温度至80℃，滴加丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、功能性单体甲基丙烯酸混合物，滴加速度为50mL/L。(3)滴加结束后在80℃的温度环境下持续搅拌1h，冷却浓缩后去除上层清液，即得到所得产物。50℃下按所述防垢率测试方法测试防垢率，得到其防垢率为85％。合成硫酸钡锶防垢剂相对分子量的测定根据Mark-Houwink确定所的防垢剂的相对分子质量：式中，K为比例常数；α为扩张因子，仅与溶液中聚合物；[η]为特征粘度，其值等于聚合物溶液浓度趋于0时的比浓粘度或比浓对数粘度。防垢剂粘度随浓度变化趋势如表1。其中，相对黏度ηr为溶液黏度与纯溶剂黏度比值。增比黏度ηsp为相比于纯溶剂，溶液黏度增加的分数。表1由防垢剂粘度变化趋势推算得到当浓度趋于0时，特征粘度[η]为11.4。由于所得防垢剂为分子结构较为复杂的聚合物，没有相应的比例常数和扩张系数，且无法通过相关实验进行测量，因此借鉴分子结构相近，测试条件相同的聚合物的K、α值对所得防垢剂的相对分子质量进行估算。可借鉴聚合物种类如表2。表2根据表中的数据，根据Mark-Houwink公式计算聚合防垢剂。表3聚合物防垢剂相对分子质量计算从结构上看，所得到聚合防垢剂与顺丁烯二酸钠盐类共聚物相似，因此相对分子质量应与9640.69近似。硫酸钡锶防垢剂功能基团分析通过红外光谱对防垢剂分子结构进行分析，实验结果如图1所示。由图1可看出，1714cm-1处的峰为羧基中-C＝O的伸缩振动吸收峰，在1406cm-1处出现的峰为羧基中-C-O的伸缩振动吸收峰，3414.05cm-1处的强宽吸收峰为羧基中氢氧基的吸收峰；1260m-1和620cm-1为磺酸基伸缩振动吸收峰，说明所得防垢剂分子结构中包含有羧基以及磺酸基，为目标产物。合成硫酸钡锶防垢剂目标产物纯度分析通过气相色谱对聚合物防垢剂中目标产物的浓度进行分析，实验结果如图2、表4所示。表4聚合防垢剂气相色谱结果从图2以及表4的实验结果可以看出，合成产物中除目标产物外还包含部分原料以及部分原料的自聚或共聚物，其中目标产物浓度为62.3％。防垢性能评价方法：(1)配制所需浓度的氯化钡、氯化锶水溶液、硫酸钠水溶液以及防垢剂水溶液，并计算所配制氯化钡水溶液、氯化锶溶液与硫酸钠水溶液混合的理论硫酸钡沉淀量。(2)各取50mL的氯化钡、硫酸钠水溶液分别置于100mL细口瓶中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效耐温型硫酸钡锶防垢剂，防垢剂的合成单体选择丙烯酸、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸为聚合反应提供羧基，选择2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸为磺酸基载体，反应所用引发剂根据反应环境条件选择过硫酸铵；所述顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸的质量比为25‑60:25‑60:3‑10:5‑15，优选是25‑35:50‑60:5‑8:10‑15。

【技术特征摘要】
1.一种高效耐温型硫酸钡锶防垢剂，防垢剂的合成单体选择丙烯酸、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸为聚合反应提供羧基，选择2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为磺酸基载体，反应所用引发剂根据反应环境条件选择过硫酸铵；所述顺丁烯二酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸的质量比为25-60:25-60:3-10:5-15，优选是25-35:50-60:5-8:10-15。2.根据权利要求1所述的所述防垢剂，其特征在于引发剂用量为聚合单体总质量的0.5-5wt％，优选是1-3wt％，更优选是1.5-2.5wt％。3.根据权利要求1所述的所述防垢剂，其特征在于所述聚合单体的重均分子量为5000-20000，优选是8000-12000，更优选是10000。4.根据权利要求1所述的所述防垢剂，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐宁，樊家铖，曲占庆，张翔宇，李艺恬，徐志鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37