[发明专利]一种碳酸钙阻垢剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳酸钙阻垢剂及其制备方法，属于阻垢剂技术领域。本发明的碳酸钙阻垢剂，其原料包括：马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠、L‑谷氨酸和引发剂，本发明的阻垢剂具有优异的阻垢性能，在低剂量下能够很好的抑制碳酸钙的生成，而且此聚合物具有很强的分散性能，在生成垢的同时使其疏松多孔，不易沉积在管道表面。本发明的碳酸钙阻垢剂可在低剂量下具有很好的阻垢效果，该阻垢剂在静态阻垢法测定中阻垢率可以达到90％以上，对于碳酸钙垢同时也具有很好的分散效果，使形成的碳酸钙垢不在管道中沉积，从而不易将管道和阀门堵塞，同时也是一种环境友好型阻垢剂。

技术领域

本发明涉及阻垢剂技术领域，具体涉及一种碳酸钙阻垢剂及其制备方法。

背景技术

随着油气田的不断开发，原始地层能量逐渐衰竭，所以采用人工向地层注液或注气的方法来补充地层能量，从而保证原油的产量。目前很多油田都采用将处理后的产出水作为注入水回注到地层中的方法来补充地层能量。然而油田的注水开发中存在许多亟待解决的问题，其中碳酸钙结垢就是最常见的问题之一。碳酸钙经常在采油井井筒、地面集输系统、井下设备、注水地层、地下储层中生成，会导致注水井和油层的堵塞、油井井筒及地面油气集输设备管线堵塞、甚至设备损坏等问题，使油井产量低甚至报废停产，从而影响了整个油田的产量，给油田的经济带来损失。目前解决该问题的主要方法是加入阻垢剂，该方法具有设备简单，操作方便，投资成本小和阻垢效果好的优点，能够有效的解决结垢所带来的问题。现在使用的阻垢剂多以含磷阻垢剂为主，此类阻垢剂的使用会使水体富营养化，产生赤潮等现象，严重污染水质。

发明内容

为了解决现有碳酸钙阻垢剂导致水体富营养化的问题，本发明提供了一种碳酸钙阻垢剂及其制备方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种碳酸钙阻垢剂，其原料包括：马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠、L-谷氨酸和引发剂，马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠和L-谷氨酸摩尔比为(2-5)：(1-5)：(0.1-1)：1，引发剂的加量为马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠和L-谷氨酸总质量的4-14％。

本发明以马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠和L-谷氨酸四种单体为原料，在引发剂的作用聚合得到四元共聚物阻垢剂，解决了含磷阻垢剂的污染问题，该阻垢剂对于防止碳酸钙的生成具有优异的效果，是一种可生物降解的绿色环保型阻垢剂。

下面对本发明阻垢剂的阻垢原理进行说明。

本发明选择马来酸酐作为单体之一，利用其含有的不饱和键和两个羧酸基团能与钙离子具有较好的螯合能力，羧基酸与钙离子形成螯合物，增大钙离子在溶液中的溶解度，使其溶液不易因过饱和而产生沉淀，从而阻止碳酸钙的形成；选择乙酸乙烯酯作为单体之一，其含有不饱和双键和酯基，与羧酸类单体聚合能起到促进阻垢的效果，增强阻垢剂在的溶解度，弥补聚羧酸阻垢剂易形成凝胶的缺点；选择乙烯基磺酸钠作为单体之一，其含有不饱和双键和磺酸基团，可对无机垢的产生起到很好的分散效果，也可以增强阻垢剂的抗盐抗温能力；选择L-谷氨酸作为单体之一，其含有两个羧基和氨基，具有一定的螯合能力，也能增加在水中的溶解度。

本发明选择马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠和L-谷氨酸四种单体进行组合，利用马来酸酐的羧基官能团与钙离子形成螯合物，增大钙离子在溶液中的溶解度，使其溶液不易因过饱和而产生沉淀。但由于若仅为羧基基团的聚合容易形成凝胶，而且不易降解，对环境有一定的危害。因此，本发明在马来酸酐的基础上加入乙酸乙烯酯，引入酯基，可以提高马来酸酐在水溶液中的溶解性；同时再加入乙烯基磺酸钠，引入磺酸基，提高阻垢剂的抗高温和抗盐的能力，使其使用性能得以大幅度提高，不仅起到阻垢的效果，其抗高温和抗盐能力也得到大幅度提升，使得阻垢剂的综合性能更好。本发明还加入L-谷氨酸，其含有羧基和酰胺基，可以增强阻垢剂与钙离子的结合能力以及增强阻垢剂的溶解性，进一步提高阻垢的阻垢性能。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述马来酸酐、乙酸乙烯酯、乙烯基磺酸钠和L-谷氨酸的摩尔比为(3-5)：(2-4)：(0.3-0.5)：1。