一种硫酸钡阻垢剂及其制备方法和应用

本发明属于高分子材料，具体涉及一种硫酸钡阻垢剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着石油的不断开采，大多数油田目前都处于开发中后期。而且，地层能量无法满足油田的正常生产，因此需要人工向地层进行注水来补充能量。油田生产废水会对环境造成严重污染。因此，在实际生产中，采出水多半是经简单工艺处理后重新注入地层。油田地层水中含有大量的结垢离子，油田注水组分更加复杂，因而注入水与地层水之间存在流体不配伍性，不相容离子之间发生反应就易造成结垢。另外油层的温度、ph值和地层压力等因素也会随着采油而发生改变，导致地层水成垢阴阳离子的溶解度降低而析出沉淀。

2、油田结垢问题从经济和技术两个方面均提出了巨大的挑战，为了缓解这个问题，加注化学阻垢剂是目前油田延缓或防止水垢最主流的方法。但是目前的商业阻垢剂存在阻垢性能较差，并且在应用时需要复配使用导致成本较高等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硫酸钡阻垢剂及其制备方法和应用。用于解决现有的商业阻垢剂存在阻垢性能较差，并且在应用时需要复配使用导致成本较高等问题。

2、第一方面，本发明提供了一种硫酸钡阻垢剂，其是将牛磺酸单体和l-半胱氨酸单体接枝共聚在聚琥珀酰亚胺上得到，并且具有如下式(i)所示的结构：

3、

4、式(i)中，x、y、z分别独立地为1～10中的任一整数；例如x可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；例如y可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；例如z可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。

5、本发明提供的硫酸钡阻垢剂中，该硫酸钡阻垢剂是将牛磺酸单体和l-半胱氨酸单体接枝共聚在聚琥珀酰亚胺上得到。由于在聚琥珀酰亚胺上引入侧链亲水基团，因此，能显著提升该硫酸钡阻垢剂的阻钡垢性能。

6、在第二方面，本发明提供了上述硫酸钡阻垢剂的制备方法，包括如下步骤：

7、s1、提供聚琥珀酰亚胺水溶液、牛磺酸碱溶液、l-半胱氨酸碱溶液以及引发剂水溶液；

8、s2、向聚琥珀酰亚胺水溶液中滴加牛磺酸碱溶液、l-半胱氨酸碱溶液以及引发剂水溶液，调节溶液的ph值为碱性，进行共聚反应，得到硫酸钡阻垢剂。

9、在一些实施方案中，步骤s1中，聚琥珀酰亚胺、牛磺酸和l-半胱氨酸的摩尔比为1:(0.5～1.5):(0.5～1.5)，例如可以为1:0.5:0.5、1:1:0.5、1:1.5:0.5、1:0.5:1、1:1:1、1:1.5:1、1:0.5:1.5、1:1:1.5、1:1.5:1.5或该范围内的其他数值的比值。

10、在一些优选的实施方案中，聚琥珀酰亚胺、牛磺酸和l-半胱氨酸的摩尔比为1:1:1。

11、在一些实施方中，步骤s1中，聚琥珀酰亚胺水溶液中，聚琥珀酰亚胺与水的质量体积比为1:3；牛磺酸碱溶液中，牛磺酸与碱溶液的质量体积比为1:2；l-半胱氨酸碱溶液中，l-半胱氨酸与碱溶液的质量体积比为1:2；引发剂水溶液中，引发剂与水的质量体积比为1:2，并且引发剂的加入量为聚琥珀酰亚胺、牛磺酸和l-半胱氨酸总质量的3-5％，例如可以为3％、3.5％、4％、4.5％、5％或该范围内的其他数值。

12、在一些优选的实施方案中，引发剂的加入量为聚琥珀酰亚胺、牛磺酸和l-半胱氨酸总质量的4％。

13、在一些实施方案中，牛磺酸碱溶液中和l-半胱氨酸碱溶液中的碱溶液均为氢氧化钠溶液，并且氢氧化钠溶液的质量浓度为15％。

14、在一些实施方案中，步骤s2中，滴加时间为0.5～1h，例如可以为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h或该范围内的其他数值；ph值为8～11，例如可以为8、8.5、9、9.5、10、10.5、11或该范围内的其他数值。

15、在一些实施方案中，步骤s2中，共聚反应的温度为40～60℃，例如可以为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃或该范围内的其他数值；时间为4～6h，例如可以为4h、4.5h、5h、5.5h、6h或该范围内的其他数值。

16、在一些实施方案中，还包括对步骤s2中得到的硫酸钡阻垢剂进行纯化的步骤。

17、在一些优选的实施方案中，纯化包括将步骤s2中得到的硫酸钡阻垢剂通过2000da透析膜，冷冻干燥48h获得纯化后的硫酸钡阻垢剂。

18、在第三方面，本发明提供了上述硫酸钡阻垢剂在油田水处理系统中的应用。

19、本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明以牛磺酸、l-半胱氨酸为单体，在次亚磷酸钠的催化作用下，分别接枝共聚在聚琥珀酰亚胺上，得到含有羧基、酰胺基与磺酸基的水溶性接枝共聚物硫酸钡阻垢剂，该硫酸钡阻垢剂对硫酸钡的抑制率在90％以上，具有良好的阻钡垢性能。

技术特征：

1.一种硫酸钡阻垢剂，其特征在于，所述阻垢剂是将牛磺酸单体和l-半胱氨酸单体接枝共聚在聚琥珀酰亚胺上得到，并且具有如下式(i)所示的结构：

2.权利要求1所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述聚琥珀酰亚胺、所述牛磺酸和所述l-半胱氨酸的摩尔比为1:(0.5～1.5):(0.5～1.5)。

4.根据权利要求3所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述聚琥珀酰亚胺、所述牛磺酸和所述l-半胱氨酸的摩尔比为1:1:1。

5.根据权利要求2所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述聚琥珀酰亚胺水溶液中，所述聚琥珀酰亚胺与所述水的质量体积比为1:3；

6.根据权利要求5所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂的加入量为所述聚琥珀酰亚胺、所述牛磺酸和所述l-半胱氨酸总质量的4％。

7.根据权利要求5所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，所述牛磺酸碱溶液中和所述l-半胱氨酸碱溶液中的碱溶液均为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为15％。

8.根据权利要求2所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述滴加时间为0.5～1h；所述ph值为8～11。

9.根据权利要求2所述的硫酸钡阻垢剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述共聚反应的温度为40～60℃，时间为4～6h。

10.权利要求1所述的硫酸钡阻垢剂在油田水处理系统中的应用。

技术总结本发明公开了一种硫酸钡阻垢剂及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。该硫酸钡阻垢剂是将牛磺酸单体和L‑半胱氨酸单体接枝共聚在聚琥珀酰亚胺上得到。本发明中以牛磺酸、L‑半胱氨酸为单体，在次亚磷酸钠的催化作用下，分别接枝共聚在聚琥珀酰亚胺上，得到含有羧基、酰胺基与磺酸基的水溶性接枝共聚物硫酸钡阻垢剂，该硫酸钡阻垢剂对硫酸钡的抑制率在90％以上，具有良好的阻钡垢性能。技术研发人员：张煜,黄小平,马文涛,陈子龙,米远祝,陈文心,马杰受保护的技术使用者：湖北民族大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18