一种油田耐高温防垢剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于水处理，具体涉及一种油田耐高温防垢剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在油田作业过程中，油、气、水和泥浆等流体需要经过地层或管道进行传输。当温度、压力、酸碱度等条件发生变化时，这些流体中的某些成分可能会在地层通道或传输设备中沉积，形成油垢、水垢或泥垢。特别是当油田开发进入中后期，普遍采用注水采油工艺，回注水中含有大量的钙、镁以及锶、钡等离子。当这些离子遇到温度、压力等条件变化或不配伍的水时，就会结合形成溶解度很小的盐类分子，进而结晶形成垢。

2、注水井和注水管线的结垢问题尤为严重。垢的形成不仅会导致注水效率下降、油井产量减少，还可能造成堵管、泵卡、注水压力升高等故障，严重时甚至会导致井下及地面设备损坏，使油气井停产或报废。因此，油田注水结垢问题已成为制约油田生产效率和设备安全的关键因素之一。

3、使用防垢、阻垢剂是有效解决这一问题的重要手段，它不仅能够抑制垢的形成，提高注水效率，还能延长设备寿命，降低维护成本。

4、铁成军等在《共聚物阻垢剂ma/am/hpa的性能》合成了ma/am/hpa共聚物阻垢剂，并以油田用水环境下进行了全面的检测，考察了该聚合物在不同ph、温度、氯化钠含量等因素对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶的抑制效率，在油田水中室内测试中25mg/l聚合物经60℃恒温24h后的阻垢率可达90％以上，阻垢率有待进一步提高。

5、cn109705831a公开了一种油田阻垢剂，其包括第一阻垢剂、第二阻垢剂和第三阻垢剂，所述第一阻垢剂包括：乙二胺四甲叉膦酸钠、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸；所述第二阻垢剂包括：马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、过硫酸铵份；所述第三阻垢剂包括：聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、改性咪唑啉类、改性季铵盐、聚丙烯酸钠。这种阻垢剂性质稳定，注入油井后会缓慢释放，有效减少了井筒结垢，延长了检泵周期。但是原材料较为复杂，同时使用过程中需要分段连续注入，施工较为复杂。

技术实现思路

1、本发明针对目前现有技术的不足而提供一种油田耐高温防垢剂及其制备方法与应用。本发明的防垢剂具有原材料来源广泛、合成工艺简单、无污染、防垢效果好的特点。

2、为了实现上述目的：

3、第一个方面，本发明公开了一种油田耐高温防垢剂的制备方法，所述的制备方法包括：

4、(1)反应釜中通入氮气，排除体系中的空气；依次加入丁烯二酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸钠、十一烯酸、缓冲盐、去离子水，搅拌均匀，用氢氧化钠溶液调节ph 7-8；

5、(2)高位滴加槽加入引发剂，缓慢向反应釜滴加，滴加完毕后，溶液变得粘稠，溶液自动升温，当温度不再继续上升时，加热升温到60-70℃，保温反应1-2h，降温到40℃以下，用氢氧化钠溶液调节ph7-8；

6、(3)将(2)中的反应产物进行烘干造粒，得到产品耐高温防垢剂。

7、在本发明中，优选地，基于1摩尔份的丁烯二酸，所述的乙烯基膦酸、烯丙基磺酸钠、十一烯酸的用量分别为0.1-0.5摩尔份、0.05-0.2摩尔份、0.1-0.5摩尔份。

8、在本发明中，优选地，步骤(1)中所述缓冲盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种，与丁烯二酸的重量比为0.01-0.02：1。

9、在本发明中，优选地，步骤(1)中所述去离子水与丁烯二酸的重量比为8-10：1。

10、在本发明中，优选地，步骤(2)中所述引发剂为过硫酸盐与亚硫酸氢钠的混合溶液，其中过硫酸盐的浓度为10-12wt％，亚硫酸氢钠的浓度为3-5wt％。

11、优选情况下，所述的引发剂与丁烯二酸的质量比为0.3-0.6：1。

12、优选情况下，所述的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。

13、本发明的油田耐高温防垢剂合成的反应方程式如下：

14、

15、另一个方面，本发明公开了一种油田耐高温防垢剂，所述防垢剂的分子结构式如下：

16、

17、其中，a＝1000-10000；

18、b＝1000-5000；

19、c＝500-2000；

20、d＝1000-5000。

21、优选地，所述防垢剂的粘均分子量为100000-500000。

22、第三个方面，本发明公开了上述防垢剂在油田污水处理中的应用。

23、本发明的油田耐高温防垢剂属于四元高分子化合物，具有良好的阻垢防垢性能。丁烯二酸提供了大量的羧基，对各种高价离子有较强的螯合能力，还具有分散作用，能够将已经形成的微小颗粒分散在水中，防止它们聚集形成大的垢块；乙烯基膦酸具有良好的螯合能力和热稳定性，能与钙、镁、铁等金属离子形成稳定的络合物，阻止金属离子与碳酸根、硫酸根等阴离子结合；烯丙基磺酸耐温性好，能有效地分散粘泥，稳定金属离子和有机磷酸，药效持久，不易凝胶，防垢综合能力较强；十一烯酸除了提供羧基以外，使得整个分子更加柔软，水垢晶粒增长受到干扰而歪曲难以成型。本发明为线性高分子聚合物，可以发生内旋转改变构象，影响晶体晶格和阻碍晶核生长来有效抑制水垢的产生。本发明除了官能团以外，都是饱和碳碳单键，结构稳定，不易水解，耐温能力极佳。

24、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

25、(1)本发明的油田耐高温防垢剂的原料来源广泛，合成工艺简单，合成方法为一锅法，无副产物，无环境污染；

26、(2)本发明的油田耐高温防垢剂对于各种垢都具有良好的预防效果，对gaso4、gaco3防垢效果在93％及以上，对baso4、srso4防垢效果在86％及以上；

27、(3)本发明的油田耐高温防垢剂具有良好的耐温性能，在140℃条件下，基本不影响防垢效果。

技术特征：

1.一种油田耐高温防垢剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述缓冲盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种，与丁烯二酸的重量比为0.01-0.02：1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述去离子水与丁烯二酸的重量比为8-10：1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述引发剂为过硫酸盐与亚硫酸氢钠的混合溶液，其中过硫酸盐的浓度为10-12wt％，亚硫酸氢钠的浓度为3-5wt％。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述的引发剂与丁烯二酸的质量比为0.3-0.6：1。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。

7.一种油田耐高温防垢剂，其特征在于，所述防垢剂的分子结构式如下：

8.根据权利要求7所述一种油田耐高温防垢剂，其特征在于，所述防垢剂的粘均分子量为100000-500000。

9.根据权利要求7或8所述防垢剂在油田污水处理中的应用。

技术总结
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种油田耐高温防垢剂及其制备方法与应用。所述的制备方法包括：反应釜中通入氮气，依次加入丁烯二酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸钠、十一烯酸、缓冲盐、去离子水，搅拌均匀，调节pH 7‑8；高位滴加槽加入引发剂，缓慢向反应釜滴加，滴加完毕后，溶液变得粘稠，溶液自动升温，当温度不再继续上升时，加热升温到60‑70℃，保温反应1‑2h，降温到40℃以下，用氢氧化钠溶液调节pH 7‑8；将反应产物进行烘干造粒，得到产品耐高温防垢剂。本发明的防垢剂具有原材料来源广泛、合成工艺简单、无污染、防垢效果好的特点。

技术研发人员：陈文婷,蔺学智,纪婷
受保护的技术使用者：胜利油田华滨化工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5