随着全国油田的大规模开采,目前油田基本都进入了第三次采油的高含水阶段,其中含有大量的成盐离子,打破了地层水的平衡,大量用污水回注处理,在岩层产生大量的钙、镁以及锶、钡等离子,相应带来管线的钙镁结垢和腐蚀等问题。严重时会造成管道堵塞、泵卡、注水压力升高等故障,从而导致注水效率下降,管线的结垢问题日益严重,影响正常高效的油田生产,并且极大地缩短了油田开采年限。目前的研究发现,油田工业生产的污水主要有油田地层水、钻井注水等。这些水中含有大量的金属阳离子极其容易生成无机盐垢,因此阻垢已经成为重中之重。在油田结垢中主要成分有碳酸钙、硫酸钙或镁盐,特别是碳酸钙和硫酸钙是油田需要解决的主要问题,近年来一些油田硫酸钡锶盐垢由于其晶体致密、晶型坚固、吸附力强成为要进行阻垢分散和溶垢要解决的难点问题。阻垢剂被分为三类,分别为无机磷酸盐、有机磷酸盐膦酸盐类和聚合物阻垢剂。其中聚合物阻垢剂因其加量较小效果显著,分散和阻垢效果远高于其他小分子阻垢剂而受到广泛重视和应用,成为油田阻垢主要产品,其丙烯酸共聚物类因成本低、使用量小、效果显著而应用最多。但丙烯酸类阻聚剂面临的最大问题是,一是聚合时易于发生暴聚,引起分子量过大而产生絮集,失去分散和螯合作用。二是只有羧基时易与重金属离子形成螯合物,不耐硬水和高温。为此,(1)本论文采用丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,以过硫酸铵为引发剂,合成了三元共聚物阻垢剂AA/HPA/AMPS。通过自由基聚合形成共聚物,使转化率达到97%以上。加入有机碱成盐,得到在水中完全分子水平分散的共聚物。在反应温度80℃,聚合反应时间为4h,溶剂量为60%,引发剂用量占单体质量的8%,三种单体的摩尔比为n(AA):n(HPA):n(AMPS)为2:1:1时阻垢性能达到了最佳,并以此为基础与有机小分子配制成专用于钙镁结垢的阻垢。(2)通过自由基聚合合成了专用于油田钡锶强垢的共聚物阻垢剂。通过单因素法分别研究了关于不同的反应温度和时间,pH值、单体摩尔配比、引发剂的量对阻垢率的影响,探索最优的反应条件达到最高的阻垢率,并且研究阻垢率随不同因素改变的具体变化规律。钡锶强垢需要多种不同的阻垢剂协同,才能产生良好的效果,所以本论文通过把几种不同的有机磷酸盐阻垢剂进行复配实验。通过正交实验确定了复配型阻垢剂的最佳配比为:A3B3C2D1即AA/HPA/AMPS三元聚合物、羟基乙叉二磷酸(HEDP)、氨基三亚甲基叉磷酸(ATMPA)、柠檬酸以质量比3:3:2:1时其阻垢率最优,对比聚合物阻垢剂和复配型阻垢剂阻垢率。通过电导法来验证对硫酸钡水垢的研究,探讨了阻垢剂对硫酸钡的作用机理。对比在不同的溶剂的效果,结果显示在丙二醇甲醚溶剂中效果最好,在复配型阻垢剂中也起到了良好的分散作用,使阻垢效果更加显著。通过SEM对比空白试验组别和加入复配型阻垢剂的实验组,可以清晰的观察出,加入复配型阻垢剂明显减少了垢的生成,也明显的改变了垢的形貌和结垢排序,实验证明复配型阻垢剂显著的阻垢效果。