[发明专利]二元共聚物MA-AMPS水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田水处理剂及其制备方法，特别是一种二元共聚物MA-AMPS及其制备方法。

背景技术

在石油开采过程中，由于注入水和地层水的严重不相容性以及采油过程中压力和温度的急剧变化，引起的结垢问题成为采油工程中的一大难题。当注水系统的温度、压力、pH值等发生变化时，可能在地下储层、采油井井筒、地面油气集输设备管线内形成各种垢。在采油系统中，油井抽油杆、油管及套管等处易发生结垢；在地面集输系统中，注水管线、水套炉出口过滤阀部位、加热炉盘及泵也易常见有污垢附着。结垢使得管线截面积变小，摩阻增加，泵的处理能力降低，加热设备热效率降低，严重时管道因垢物堵塞和管道腐蚀使压力增加，出现管道爆裂，造成不良后果。可见结垢已成为影响油田正常生产的主要问题。因此，面对油田开发过程中，含水不断上升，结垢不断加重的实际情况，为了保证油田的增产、稳产，合理有效的预防油田结垢已成为石油工业的重要研究课题之一。

为减少油田结垢带来的损失，投加阻垢剂成为防止或阻止水垢生成的直接方式。目前，油田使用的缓蚀阻垢剂是以有机膦酸为主，即ATMP（氨基三甲叉膦酸）、HEDP（羟基乙叉膦酸）。由于含磷阻垢剂的大量使用易于造成水环境的富营养化，对生态平衡带来很大影响，近年来逐渐被低磷、无磷的新型阻垢剂所替代。绿色化学的概念重新塑造了水处理剂的发展方向，研制低磷、无磷的及可生物降解性能好的阻垢剂也成为近年来国内外缓蚀阻垢剂研制方面的热点课题。

由于无毒兼有缓蚀与阻垢性能，良好的水溶性并且利用后可高效稳定地被微生物、真菌降解为对环境无害的最终产物，聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸被认为是一种环境友好型的真正的绿色水处理剂，兼具阻垢、缓蚀双重作用，从目前发表的文献看，不同分子量的缓蚀、阻垢性能有很大差别。因此，研究聚合过程对其分子量及性能影响的同时，近年来针对它们衍生物的研究也开始增多。

已公开的聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸专利中主要集中在对其阻垢性能的研究，而对在其合成基础上聚合物官能团改进的相关专利较少，限制了绿色高分子阻垢剂的发展，因此寻求开发绿色高分子阻垢剂将具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种油田水处理剂二元共聚物MA-AMPS。该共聚物以顺丁烯二酸酐MA和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS为反应物得到聚合单体，再经聚合反应而形成。

本发明的目的之二在于提供该共聚物的制备方法。

为实现上述目的，本发明的反应机理为：

式中n表示聚合度，为≧2的整数，M为H, Na, K, NH₄⁺或其混合物。

根据上述机理，本发明采用技术方案为：

一种二元共聚物MA-AMPS，其特征在于该共聚物是以马来酸酐MA与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸AMPS为反应物得到聚合单体，再经聚合反应而形成的线性无规共聚物，其中两部分的质量比为9.8~9.9:10.35~10.362。

       一种制备上述的二元共聚物MA-AMPS的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

（1）将马来酸酐和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸按9.8~9.9:10.35~10.362的质量比溶于去离子水中，在85℃~95℃下反应3~3.5h；

（2）将温度控制在40℃~55℃，并调节步骤a所得溶液的pH至11~13，升温到55~60℃，按马来酸酐和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸总质量的1.6~1.7%加入钨酸钠，反应0.5~1h后，缓慢滴加马来酸酐和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸总质量的76~78%的过氧化氢，调节溶液pH至5~7，在70~75℃下进行环氧化反应1.5~2h；

（3）升温至80~90℃，加入单体总质量的15%~20%的聚合剂过硫酸钾，聚合反应1~2h，即制得二元共聚物MA-AMPS粗品，然后经过滤提纯得二元共聚物MA-AMPS。

上述的步骤(3)的聚合温度控制在88~92℃；

上述的步骤(3)中聚合剂过硫酸钾加入量为单体总质量的19~19.4%。

上述的步骤(3)中的聚合时间1~1.2h。

与现有合成技术相比，本发明的优点在于：优化后的聚合剂用量、聚合温度和聚合时间，可以使原料反应更加彻底，提高了转化率；适当的聚合温度和聚合时间，既节约了成本，又节约时间，并且合成过程无任何废液产生，最终产物无需再次分离，从而降低生产成本，实现绿色生产。