硅钙垢防垢剂的合成研究

发布时间：2017-07-13 23:12

  本文关键词：硅钙垢防垢剂的合成研究

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【摘要】：在油气藏开发的中后期,大部分油田采用注水工艺来提高采收率,随着注水过程的不断推进,垢会在油层、井筒、注水设备、集输管线及存储设备产生。目前,油田主要采用化学防垢法中添加防垢剂来防止沉积物的产生。而防垢剂中聚合物防垢剂耐温性好,加入少量就可以达到防垢效果。因此,研究开发新型、高效共聚物防垢剂对油田开采具有重大意义。本文合成了一种环糊精羧酸类单体,用该单体与马来酸酐、丙烯酸、次亚磷酸钠分别合成了三元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD和四元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD/SHP,通过单因素法并以硅垢防垢率为评价指标,分别对所合成的两种防垢剂进行合成条件的优化。三元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD的最佳合成条件为：单体配比n (MA):n (AA):n (MA-β-CD)=1:1:0.01,引发剂加量占单体总质量的8%,催化剂加量占单体总质量的0.8%,聚合反应温度为85℃,聚合反应时间为3h。其加量分别为100mg/L、35mg/L、20mg/L时,MA/AA/MA-β-CD共聚物防垢剂对硅垢、碳酸钙垢、硫酸钙垢的防垢率分别为74.33%,88.92%、93.35%。四元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD/SHP的最佳合成条件为：单体配比n (MA):n (AA):n (MA-β-CD) =1:1:0.01,引发剂加量占单体总质量的10%,催化剂加量占单体总质量的0.8%,次亚磷酸钠用量占单体总质量12%,聚合反应温度为85℃,反应时间为4h。其加量分别为80mg/L、25mg/L、20mg/L时,MA/AA/MA-β-CD/SHP共聚物防垢剂对硅垢、碳酸钙垢、硫酸钙垢的防垢率分别为79.81%、90.84%、94.92%。含有膦酸基团的四元共聚物防垢剂的防垢性能总体要好于三元防垢剂。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜,对添加MA/AA/MA-β-CD/SHP防垢剂前后垢晶的结晶性数据和晶体形貌进行对比发现,添加共聚物阻垢剂可以使晶体的晶格发生畸变,并且对垢有很好的分散作用。通过对三元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD分别与绿色防垢剂PESA、PASP的复配可以看出,对于防硅垢,三元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD与绿色防垢剂PESA之间存在一定的协同增效性能,防垢率达到83.62%。对于防碳酸钙垢和硫酸钙垢,三元共聚物防垢剂MA/AA/MA-β-CD与绿色防垢剂PESA、PASP均有一定的协同增效性能,而PASP的复配效果更为突出,其防碳酸钙垢率达到94.99%,防硫酸钙垢率达到97.54%。
【关键词】：共聚物阻垢剂 硅垢 钙垢 复配
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ085.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 常见垢的类型9-10
• 1.3 垢的形成机理10-12
• 1.3.1 硅垢的形成机理10-11
• 1.3.2 碳酸钙垢的形成机理11
• 1.3.3 硫酸钙垢的形成机理11-12
• 1.4 常用防垢方法12-13
• 1.5 国内外防垢剂研究现状13-15
• 1.5.1 常用防垢剂13
• 1.5.2 聚合物防垢剂13-15
• 1.6 防垢剂防垢机理15-16
• 1.7 研究主要内容16-17
• 第2章 共聚物防垢剂的合成与表征17-37
• 2.1 实验部分17-18
• 2.1.1 实验药品17
• 2.1.2 实验仪器17-18
• 2.2 共聚物的分子设计18-20
• 2.2.1 共聚物单体的选择18-19
• 2.2.2 聚合方法的选择19
• 2.2.3 引发剂的选择19-20
• 2.3 防垢剂的评价方法20-23
• 2.3.1 硅垢防垢的评价方法20-21
• 2.3.2 碳酸钙垢防垢的评价方法21-22
• 2.3.3 硫酸钙垢防垢率的评价方法22-23
• 2.4 MA-β-CD单体的合成23
• 2.5 MA/AA/MA-β-CD三元共聚物防垢剂的合成与表征23-29
• 2.5.1 MA/AA/MA-β-CD三元共聚物防垢剂的合成23-24
• 2.5.2 MA/AA/MA-β-CD三元共聚物合成条件的优化24-28
• 2.5.3 MA/AA/MA-β-CD三元共聚物的表征28-29
• 2.6 MMAA/MA-β-CD/SHP四元共聚物的合成与表征29-35
• 2.6.1 MA/AA/MA-β-CD/SHP四元共聚物的合成30
• 2.6.2 MA/AA/MA-β-CD/SHP共聚物合成条件的优化30-34
• 2.6.3 MA/AA/MA-β-CD/SHP四元共聚物的表征34-35
• 2.7 小结35-37
• 第3章 共聚物防垢剂的防垢性能评价37-48
• 3.1 共聚物防垢剂防硅垢性能评价37-40
• 3.1.1 共聚物加量对防垢率的影响37-38
• 3.1.2 体系温度对防垢率的影响38
• 3.1.3 恒温时间对防垢率的影响38-39
• 3.1.4 体系pH对防垢率的影响39-40
• 3.2 共聚物防垢剂防碳酸钙垢性能评价40-43
• 3.2.1 共聚物加量对防垢率的影响40-41
• 3.2.2 Ca~(2+)浓度对防垢率的影响41
• 3.2.3 体系温度对防垢率的影响41-42
• 3.2.4 恒温时间对防垢率的影响42-43
• 3.2.5 体系pH对防垢率的影响43
• 3.3 共聚物防垢剂防硫酸钙垢性能评价43-47
• 3.3.1 共聚物加量对防垢率的影响44
• 3.3.2 Ca~(2+)浓度对防垢率的影响44-45
• 3.3.3 体系温度对防垢率的影响45-46
• 3.3.4 恒温时间对防垢率的影响46
• 3.3.5 体系pH对防垢率的影响46-47
• 3.4 小结47-48
• 第4章 共聚物防垢剂的防垢机理研究48-54
• 4.1 X射线衍射分析48-49
• 4.1.1 碳酸钙垢的XRD分析48-49
• 4.1.2 硫酸钙垢的XRD分析49
• 4.2 扫描电子显微镜分析49-53
• 4.2.1 硅垢的SEM分析49-50
• 4.2.2 碳酸钙垢的SEM分析50-52
• 4.2.3 硫酸钙垢的SEM分析52-53
• 4.3 小结53-54
• 第5章 共聚物防垢剂的复配增效性能研究54-60
• 5.1 MMAA/MA-β-CD防垢剂与PESA防垢剂的复配54-56
• 5.1.1 MA/AMMA-β-CD-PESA对防硅垢性能的影响54-55
• 5.1.2 MMAA/MA-β-CD-PESA对防碳酸钙垢性能的影响55
• 5.1.3 MA/AA/MA-β-CD-PESA对防硫酸钙垢性能的影响55-56
• 5.2 MA/AA/MA-β-CD防垢剂与PASP防垢剂的复配56-58
• 5.2.1 MA/AA/MA-β-CD-PASP对防硅垢性能的影响56-57
• 5.2.2 MA/AA/MA-β-CD-PASP对防碳酸钙垢性能的影响57-58
• 5.2.3 MA/AA/MA-β-CD-PASP对防硫酸钙垢性能的影响58
• 5.3 小结58-60
• 第6章 结论及建议60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 建议61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读士学位期间发表的论文及科研成果66

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本文编号：538744