硫酸钙垢除垢剂的合成及性能评价
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本研究以2．丙烯酰胺基- 2一甲基丙磺酸 ( AMPs ) 、乙酸乙烯酯( VAc) 、丙烯酰胺( AM) 和马 来酸酐( MA) 为原料合成了一种高分子聚合物除垢 剂，该除垢剂具有无毒、耐高温、低腐蚀性的特点， 且其制 法简单、 污染较小， 适用于地层 、井筒除 垢。
1实验部分 1．1试剂及仪器
2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸( AMPS) 、 马来酸酐( MA) 、乙酸乙烯酯( VAc ) 、丙烯酰胺 ( AM) 、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、乙二胺四乙酸、钙 指示剂、氢氧化钠、柠檬酸、酒石酸、氨络合剂，均 为分析纯，成都科龙试剂厂。
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由图3可看出， 引发剂质量分数为O．5％，合 成的除垢剂除垢性能最佳。 2．1．3反应物总含量对除垢剂除垢性能的影响
固定单体配比m( AMPs ) ：m( MA) ： m( VAc) ：m( AM) =6：2：0．5：1．5、引发剂用量 0．5％、反应体系pH=l 、反应温度60℃、反应时 间4 h，实验中改变反应物总含量，考察其对产物 除垢性能的影响，结果见图4。当反应物总含量 为22．2％时，合成的除垢剂除垢性能最佳。
一定量的AMPs，MA，VAc 和AM，在回流冷凝条
件下加热搅拌，待原料完全溶解后，加热至一定温
度后滴加引发剂，控制滴加速度。滴加完毕，反应
一段时间后，冷却得到产物。反应式见图l 。
1 ．3性能 评价
用天平称取适量Cas O。垢样( 分析纯) 2 g
( 精确到0．000 1 g) ，放人小烧杯中，再加入l g
( 精确到0．000 1 g) 的除垢剂和50 mL蒸馏水，封
上保鲜膜在70℃下恒温24 h，取出冷却至室温，
然后取1 mL的恒温溶液用EDTA溶液测定Ca2+
含量。根据I s O 6058—1984《水质钙含量测定
EDTA滴定法》标准，计算溶液中ca “含量( c) ，
通过 Ca 2+含量 得出溶 解在溶液 中硫酸 钙垢的量 。
电热恒温水浴锅，北京长安科学仪器厂； J J —l 精密增力电动搅拌器，上海双捷实验设备有
限公司；101一l A电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特
仪器有限公司；FA一2204B型分析天平，上海天
平仪器厂。
1．2聚合物除垢剂的合成
在数显恒温水浴锅内，安装带有冷凝管、温度
计和滴液漏斗的三口烧瓶，按配比在烧瓶中加入
2013年2月
李建波等．硫酸钙垢除垢剂的合成及性能评价
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第一4卷一。第一期
硫 酸钙 垢 除 垢剂 的 合 成及 性 能 评价
李建波1，邓开锐1，李永会1，钟小芳1，唐 倩2
( 1．西南石油大学化学化工学院，成都610500；2．中国石化四川石油分公司，成都610000)
目前，国外广泛应用的有机除垢剂有乙二胺 四乙酸( EDTA) 、马来酸钠、取代牛磺酸、聚氨基 酸和氟化物盐复合物、快速活性水转化剂、氧烷基 化硫脲磷酸酯等心J 。国内常用的除垢剂有 CTl —2，cTl —3，c Tl 一4，ws 系列化学清洗剂 等∞J ，而这些常用的除垢剂对Cas O。垢的溶垢效 率不高，适用范围较窄，污染较大。
[ 摘要] 以2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸( AMPs ) 、乙酸乙烯酯( VAc) 、丙烯酰胺( AM) 和 马来酸酐( MA) 为原料，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，合成了一种对硫酸钙垢有良好除垢效果的 四元聚合物除垢剂。采用单因素法考察了单体配比、反应物总含量、引发剂用量、反应体系pH、反应 温度 、反 应时间 等条 件对合 成产 物除垢 性能 的影响 ，筛 选出最 佳合 成条件 如下 ：单体 质量 比 m( AMPs) ：m( MA) ：m( VAc ) ：m( AM) =6：2：0．5：1．5，反应物总质量分数22．2％，引发剂质量分数 o．5％，反应体系pH=1，反应温度60℃，反应时间4—5 h。将合成的除垢剂与柠檬酸、酒石酸和氨络 合剂以2．2：0．5：0．5：1质量比复配，在90℃下恒温20 h，1 g复配除垢剂能溶解硫酸钙垢o．61 g。
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公
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c=，' I，
等
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式中 ：c ．— —乙二 胺四 酸二钠 溶液 浓度， mmoL／L；
K——滴定消耗的乙二胺四酸二钠溶液体
积，mL；
％——试样体积，mL； A——钙的原子质量( 40．08) 。
收稿日期：2012一l l —07。 作者简介：李建波，硕士，副教授，主要从事油田化学品的研 究及教学。V uNH2C Nhomakorabea3 占H3
2结果 与讨论 2．1 除垢剂最佳合成条件的优化 2．1．1 单体配比对除垢剂除垢性能的影晌
在反应物总含量( 质量分数，下同) 20％、引 发剂用量( 以反应物总质量计，下同) 0．3％、反应 体系pH=1、反应温度60 cc、反应时间4 h的条 件下，考察单体质量比对合成的除垢剂除垢性能 的影响，结果见图2。当单体配比为m( AMPS) ： m( MA) ：m( VAc) ：m( AM) =6：2：0．5 ：1．5，合成 的除垢剂除垢效果最好。
[ 关键词] 除垢剂硫酸钙垢合成评价
油田进入开发的中后期，含水率持续上升，油 田结垢已成为影响原油生产的重要原因之一。如 北海油田注入水( 含SO。2。 2 480 mg／L) 与地层水 ( 含Ca2+3 100 mg／L) 不配伍，长庆油田注入水 ( 含SO。2—1 05l mg／L) 与地层水( 每升水含Ba 2+ 几百至上千毫克) 不配伍，因而在地层、井筒、油 管及管线内均有Ca sO。和BaSO。垢u J。
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A咿S／MA／VAc／AM质量比
图2单体质量比对产 物除垢性能的影响
2．1．2 引发剂用量对除垢剂除垢性能的影响 在最佳单体配比条件下进行合成反应，考察
引发剂用量对产物除垢性能的影响，其他反应条 件同2．1．1， 结果 见图 3。
1实验部分 1．1试剂及仪器
2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸( AMPS) 、 马来酸酐( MA) 、乙酸乙烯酯( VAc ) 、丙烯酰胺 ( AM) 、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、乙二胺四乙酸、钙 指示剂、氢氧化钠、柠檬酸、酒石酸、氨络合剂，均 为分析纯，成都科龙试剂厂。
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由图3可看出， 引发剂质量分数为O．5％，合 成的除垢剂除垢性能最佳。 2．1．3反应物总含量对除垢剂除垢性能的影响
固定单体配比m( AMPs ) ：m( MA) ： m( VAc) ：m( AM) =6：2：0．5：1．5、引发剂用量 0．5％、反应体系pH=l 、反应温度60℃、反应时 间4 h，实验中改变反应物总含量，考察其对产物 除垢性能的影响，结果见图4。当反应物总含量 为22．2％时，合成的除垢剂除垢性能最佳。
一定量的AMPs，MA，VAc 和AM，在回流冷凝条
件下加热搅拌，待原料完全溶解后，加热至一定温
度后滴加引发剂，控制滴加速度。滴加完毕，反应
一段时间后，冷却得到产物。反应式见图l 。
1 ．3性能 评价
用天平称取适量Cas O。垢样( 分析纯) 2 g
( 精确到0．000 1 g) ，放人小烧杯中，再加入l g
( 精确到0．000 1 g) 的除垢剂和50 mL蒸馏水，封
上保鲜膜在70℃下恒温24 h，取出冷却至室温，
然后取1 mL的恒温溶液用EDTA溶液测定Ca2+
含量。根据I s O 6058—1984《水质钙含量测定
EDTA滴定法》标准，计算溶液中ca “含量( c) ，
通过 Ca 2+含量 得出溶 解在溶液 中硫酸 钙垢的量 。
电热恒温水浴锅，北京长安科学仪器厂； J J —l 精密增力电动搅拌器，上海双捷实验设备有
限公司；101一l A电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特
仪器有限公司；FA一2204B型分析天平，上海天
平仪器厂。
1．2聚合物除垢剂的合成
在数显恒温水浴锅内，安装带有冷凝管、温度
计和滴液漏斗的三口烧瓶，按配比在烧瓶中加入
2013年2月
李建波等．硫酸钙垢除垢剂的合成及性能评价
43
埘H2c—GH + 棚 zpCH+舢 f — f ～ 州 2PCH等 挚
C— o GH3
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上 l ： 刚 上 一 。 HN——C—S03H C一0
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A未 怎 s 磊 羔 E赫 羔 。 三 坞 ADVANCES I N nNE PI ’1’ROCHEMI CALS
第一4卷一。第一期
硫 酸钙 垢 除 垢剂 的 合 成及 性 能 评价
李建波1，邓开锐1，李永会1，钟小芳1，唐 倩2
( 1．西南石油大学化学化工学院，成都610500；2．中国石化四川石油分公司，成都610000)
目前，国外广泛应用的有机除垢剂有乙二胺 四乙酸( EDTA) 、马来酸钠、取代牛磺酸、聚氨基 酸和氟化物盐复合物、快速活性水转化剂、氧烷基 化硫脲磷酸酯等心J 。国内常用的除垢剂有 CTl —2，cTl —3，c Tl 一4，ws 系列化学清洗剂 等∞J ，而这些常用的除垢剂对Cas O。垢的溶垢效 率不高，适用范围较窄，污染较大。
[ 摘要] 以2一丙烯酰胺基一2一甲基丙磺酸( AMPs ) 、乙酸乙烯酯( VAc) 、丙烯酰胺( AM) 和 马来酸酐( MA) 为原料，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，合成了一种对硫酸钙垢有良好除垢效果的 四元聚合物除垢剂。采用单因素法考察了单体配比、反应物总含量、引发剂用量、反应体系pH、反应 温度 、反 应时间 等条 件对合 成产 物除垢 性能 的影响 ，筛 选出最 佳合 成条件 如下 ：单体 质量 比 m( AMPs) ：m( MA) ：m( VAc ) ：m( AM) =6：2：0．5：1．5，反应物总质量分数22．2％，引发剂质量分数 o．5％，反应体系pH=1，反应温度60℃，反应时间4—5 h。将合成的除垢剂与柠檬酸、酒石酸和氨络 合剂以2．2：0．5：0．5：1质量比复配，在90℃下恒温20 h，1 g复配除垢剂能溶解硫酸钙垢o．61 g。
计
算
公
式
为
：
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式中 ：c ．— —乙二 胺四 酸二钠 溶液 浓度， mmoL／L；
K——滴定消耗的乙二胺四酸二钠溶液体
积，mL；
％——试样体积，mL； A——钙的原子质量( 40．08) 。
收稿日期：2012一l l —07。 作者简介：李建波，硕士，副教授，主要从事油田化学品的研 究及教学。V uNH2C Nhomakorabea3 占H3
2结果 与讨论 2．1 除垢剂最佳合成条件的优化 2．1．1 单体配比对除垢剂除垢性能的影晌
在反应物总含量( 质量分数，下同) 20％、引 发剂用量( 以反应物总质量计，下同) 0．3％、反应 体系pH=1、反应温度60 cc、反应时间4 h的条 件下，考察单体质量比对合成的除垢剂除垢性能 的影响，结果见图2。当单体配比为m( AMPS) ： m( MA) ：m( VAc) ：m( AM) =6：2：0．5 ：1．5，合成 的除垢剂除垢效果最好。
[ 关键词] 除垢剂硫酸钙垢合成评价
油田进入开发的中后期，含水率持续上升，油 田结垢已成为影响原油生产的重要原因之一。如 北海油田注入水( 含SO。2。 2 480 mg／L) 与地层水 ( 含Ca2+3 100 mg／L) 不配伍，长庆油田注入水 ( 含SO。2—1 05l mg／L) 与地层水( 每升水含Ba 2+ 几百至上千毫克) 不配伍，因而在地层、井筒、油 管及管线内均有Ca sO。和BaSO。垢u J。
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A咿S／MA／VAc／AM质量比
图2单体质量比对产 物除垢性能的影响
2．1．2 引发剂用量对除垢剂除垢性能的影响 在最佳单体配比条件下进行合成反应，考察
引发剂用量对产物除垢性能的影响，其他反应条 件同2．1．1， 结果 见图 3。