论文部分内容阅读
油气田开发过程中,由于温度、压力的变化,在地下储层、采油井井筒、套管、生产油管容易发生无机盐类的沉积。结垢现象的发生将会堵塞油田管线,给生产带来不利影响,使产能降低,能耗增大,不能正常连续操作,甚至停产。聚环氧琥珀酸(PESA)是一种无磷、非氮的绿色环保型阻垢缓蚀剂,由于分子结构中含有羧基和醚基使其对钡垢、锶垢和硅垢具有良好的阻垢分散性能,而且与其它阻垢剂复配具有优异的协同增效作用。本文以马来酸酐为原料、过氧化氢为氧化剂、钨酸盐为催化剂合成环氧琥珀酸(ESA)单体。采用间接法即测定合成体系中未反应马来酸酐及副产物酒石酸的含量计算ESA的收率;溴值法测定未反应马来酸酐的含量具有简单、快速、可靠等优点,不受体系中其它物质干扰,相对误差小于3.6%,样品回收率94%以上;5-硝基水杨酸铁分光光度计法可以测定副产物酒石酸含量,方法不受体系中其它干扰组分的影响,相对标准偏差小于1.5%,具有较高的精密度和准确度。考察了反应温度、反应时间、物料配比、氧化剂及催化剂用量对环氧化反应和水解反应的影响规律。结果表明,ESA单体最佳合成工艺条件为反应温度70℃、反应时间1.5h、催化剂用量(占原料的质量比)3.5%、氢氧化钠与马来酸酐摩尔比2:1、过氧化氢与马来酸酐质量比1.4:1;甲醇重结晶法能洗去反应体系中其它杂质,可以提纯ESA;经热重、红外光谱、核磁共振氢谱分析,证明产物为ESA。在合成ESA单体的基础之上,以氢氧化钙为引发剂,通过阴离子聚合反应机理继续合成了阻垢分散剂聚环氧琥珀酸(PESA)。通过单因素和正交实验得到均聚物最佳合成工艺条件为聚合反应温度90°C、聚合反应时间3h、碱用量12.24%(占马来酸酐质量比)、引发剂用量2.86%(占马来酸酐质量比)。通过极差分析得出影响聚合产物阻垢率显著性因素由大到小为:碱用量>引发剂用量>反应温度>反应时间。红外光谱分析证明产物具有次亚甲基、羧基和醚基,与聚环氧琥珀酸所含基团相同。最后,模拟油田现场水的条件,以成垢时间、加热方式、离子浓度为研究对象,研究了 PESA在油田中的适用性。