油田注入水开发是一种常用的开采方法,随着开采程度的加深,注水量越来越大,其中主要的是采出污水回注,但是在油田采出污水回注过程中一个显著的特点就是含有大量的钙、镁等易成垢离子。它们在温度变化等情况下容易在管道内壁结垢析出,影响油田的正常生产。本文在对国内外阻垢剂的历史、现状及发展趋势深入了解的基础上,针对采油二厂四矿实际情况进行阻垢剂的合成、分析及评价。 由实验可知其主要成垢物为碳酸钙垢,回注污水中含 Ca²⁺28.45g/L、Mg²⁺2.94 g/L。经研究发现含磺酸基团的聚合物具有优越的阻垢分散性能,但是通常使用的单体 AMPS 价格昂贵。为了降低成本,我们选用烯丙基磺酸钠为含磺酸单体,以马来酸酐（MA）、烯丙基磺酸钠（SAS）、丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（ AA）为原料,合成 MA-SAS、MA-SAS-AM 和 AA-SAS 水溶性聚合物阻垢剂,找出它们的最佳工艺条件,测试不同的合成条件对其阻垢性能的影响。由实验发现合成阻垢剂 MA-SAS 的最佳工艺条件为:n（MA）:n（SAS）=1:1,引发剂用量占单体总质量浓度为 10～15%,体系 pH=4.0～4.5,反应温度 75～80℃,反应时间 4～5h。合成 MA-SAS-AM 三元聚合物的最佳工艺条件为:反应体系 pH=4.0～5.0,单体配比 n（MA）:n（SAS）: n（AM）=1:1:0.5～0.6,引发剂占单体总质量百分数 9～12%,反应温度 75～85℃,分子量调节剂占单体总质量百分数 2.0～5.0%,反应时间为 5h。合成 AA-SAS 的最佳工艺条件是:n（AA）:n（SAS）=3:1～4:1,引发剂用量占单体总质量的百分数为 6～8%,聚合过程中加入适量分子量调节剂可以提高 AA-SAS 的阻垢性能。在此基础上使用现场回注污水对以上三种聚合物阻垢剂进行优选,经静态阻垢实验和动态模拟实验发现 MA-SAS 的阻垢效果优于 MA-SAS-AM 和 AA-SAS,其最佳用量是 16mg/L,低于此值阻垢率随用量的增加而增加,高于此值阻垢率随用量的增加而下降。其阻垢性能优于现在常用的 HEDP,并与其它油田常用药剂具有良好的配伍性。由阻垢动力学分析可知,MA-SAS的阻垢作用是以在微晶表面的吸附为主。其在 CaCO₃和 CaSO₄微晶上的吸附符合 Langmuir 等温吸附,属于单分子吸附,对晶体的生长起到显著的抑制作用,从而达到了阻垢的目的。 将 MA-SAS 应用于现场,在采油二厂四矿 6-2-丙水 53 等十口井进行试验,阻垢率可达到 90%,效果明显。因此可认为 MA-SAS 是一种较为理想的水溶性阻垢剂。