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阻垢剂在石油工业中的应用研究进展 1中海石油能源发展股份有限公司采技服油田化学公司，广东湛江524057 ；2中海石油（中国）湛江分公司，广东湛江 524057；） 摘要关键词 注水开发是目前保持地层压力和提高采油率的主要手段之一，已为国内外广泛采用，而油层结垢伤害是在油田注水开发中常见的严重问题之一[1]。在油田中最常见的水垢是：Fe(OH)2，Fe2O3以及溶解度大、含量高、在一定条件下的析出物：CaCO3、CaSO4、SrSO4、BaSO4。此外，也常把腐蚀产物，如FeCO3，FeS包括在内[2]。严重的结垢，不仅造成了抽油泵的平均故障间隔期减小、管线堵塞报废、油井频繁作业等一系列问题，而且影响原油生产，造成巨大的经济损失。加强阻垢的研究可以为石油工业避免或减小损失，带来巨大的经济效益。本文对近年来阻垢剂在石油工业中的研究与应用进行系统综述，探讨各种阻垢剂的性能特点并对其发展趋势进行展望。 油田常用阻垢剂 1.1聚磷酸盐 在20世纪40年代，聚磷酸盐开始用于水处理领域，常用的聚磷酸盐包括三聚磷酸钠(STPP)和六偏磷酸钠(SHMP)，其功能团为磷酸基，有较好的阻垢缓蚀效果，但其含磷高、易水解，用量大，排入水体后易造成水体富营养化[3]。 1.2有机膦酸盐 有机膦酸盐分子中都含有与碳原子直接相连的膦酸基团，它比聚磷酸盐磷酸基团的化学稳定性好，耐高温，不易水解，阻垢性能也好。有机膦酸盐在水处理领域占有重要的位置，其中羟基乙叉二膦酸(HEDPA)和二乙烯三胺五甲基膦酸(DTPMP)是用量最多的有机膦酸盐[4]。，还开发获得了多功能高效的阻垢剂2-膦酰基-丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)有机膦酸盐、聚合物和天然有机物复合的循环冷却水处理剂[5]新型的阻垢分散剂二乙烯三胺五甲叉膦酸(PAPEMP) [6]1.3 羧酸盐类 Bet-zDearbom公司生产的烷基环氧羧酸盐(AEC)，具有无毒、耐氯、耐温和优良的阻CaCO3垢性能，可取代有机膦酸盐阻垢剂且对卤素离子稳定和有较高的钙容忍度。除了可抑制CaCO3垢外，AEC对Zn(OH) 2沉积也有效抑制。当AEC与少量无机盐(磷酸盐或锌盐等)复配时，对碳钢具有缓蚀作用，因而可组成低磷或低锌的缓蚀阻垢配方，在不损失缓蚀阻垢性能的情况下，可用于高pH值、高碱度、高硬度、高浓缩倍数的冷却水系统，并为环境所接受[3]。 80年代，具有高效阻垢分散效果的聚羧酸类阻垢分散剂继续受到关注。研究者把一些官能团引入到聚羧酸盐中，如将磺酸基团引入，对磷酸钙垢有很好抑制能力，且能有效地分散氧化铁稳定锌离子和有机膦酸药效持久不易与金属生成沉淀等优点[7]。2-羟基-膦酰基乙酸(HPA)问世，人们所期望的可与金属离子配方相抗衡的全有机水处理剂。 1. 均聚物和共聚物类 阻垢剂包括丙烯酸类均聚物、聚羧酸盐和以马来酸酐为主的水解聚马来酸酐(HPMA)，它们形成了水处理剂领域的一大亮点[8]，并被用于磷系配方中，使水处理技术上升到一个新水平。聚丙烯酸型除垢剂主要包括聚丙烯酸(PAA)和聚甲基丙烯酸(PMMA)及其钠盐，PMMA中甲基的存在使其在耐热方面有所提高，但价格相对较贵，该类阻垢剂毒性较小、价廉、具有溶限效应，相对分子质量为3000-5000左右，阻垢效果较好，药量很低，一般药量在4 mg/L左右即达较高阻垢率，几乎没有排放的污染问题[9]。 共聚物阻垢剂一般由羧酸类单体与含有不同官能团(如磺酸基、醚基、羟基、酯基)的单体或含磷化合物共聚，包括丙烯酸类、马来酸(酐)和羧酸基共聚物等，此类阻垢剂综合性能好，使用范围宽，对水中存在的主要垢粒CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2能同时起作用，效果极佳[2]。 1. 绿色阻垢剂 随着人类环保意识的日益增强，对阻垢剂的环保要求也日渐提高。目前。含磷、难生物降解的阻垢剂使用受到限制，绿色阻垢剂已成为发展方向，低磷或无磷、环境友好型的绿色阻垢剂的研制开发已成为水处理行业新的热点。 自然界存在很多具有阻垢作用的物质，如富里酸(fulvicacid)，腐殖酸(humicacid)和胡敏素(humin)等腐殖质，但这类物质在水中的溶解度很小，难于实际运用。真正运用到水处理领域的天然阻垢剂还是天然聚合物。20世纪中期，人们曾用木质素、单宁、腐殖酸钠、壳聚糖、淀粉和纤维素等天然聚合物作为水处理阻垢剂，这类具有来源广、价廉和可生物降解等特点由于天然聚合物的性能不是很稳定，并且药剂用量大，其阻垢和分散效果不及合成的阻垢剂，现很少使用 近年来国内外出现的新型绿色阻垢剂，主要有聚环氧琥珀酸(PESA)和聚天冬氨酸(PASP)两大类，因其具有优良的生物可降解性和较高的阻垢性能，被认为是一类真正的绿色阻垢剂。目前国内外围绕这两类阻垢剂的合成和使用展开了广泛和深入的研究，不同生产条件其