我国大部分油田结垢问题严重,结垢问题导致的生产安全和经济损失问题日趋严重,碳酸钙垢是油气田开采中最常见的无机垢。油田广泛采用的磷酸盐阻垢剂,容易产生二次结垢,且对环境污染严重。因此,研发一种易生物降解、绿色环保、高效的阻垢剂具有重要意义。本文采用β-环糊精(β-CD)、马来酸酐(MA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了 CM-AMPS聚合物阻垢剂,并用单因素法优化合成条件:β-CD:AMPS:马来酸酐单体摩尔比=1:8:2.5,反应温度80℃,反应时间12小时,引发剂加量占单体总质量的10%。当CM-AMPS加量为12mg/L时,对碳酸钙的静态阻垢率达91.5%。以β-环糊精、马来酸酐和丙烯酸(AA)为单体合成CM-AA聚合物阻垢剂,用正交实验得到最佳合成条件:β-CD:AA:马来酸酐单体摩尔比=1:8:2,反应温度80℃,反应时间8小时,引发剂加量占单体总质量的12%。当CM-AA加量为8mg/L时,对碳酸钙的静态阻垢率达93.3%,优于市售药品。在相同钙离子浓度下,CM-AA阻垢剂的阻垢率比MA-AA阻垢剂阻垢率高出35%,采用三种方法得到CM和AMPS的竞聚率,表明其为非理想共聚。通过测定过饱和溶液的电导率,得到阻垢剂对碳酸钙的结晶动力学曲线。用X-衍射分析法和扫描电镜法分析其阻垢机理,羧酸根离子与钙离子结合,吸附在碳酸钙晶胚表面,阻碍晶体的按正常次序生长。环糊精的空腔结构起到空间位阻作用,阻碍晶体的正常生长次序,致使晶体错位生长,微粒间的有效碰撞减弱。实验结果表明,加入共聚物阻垢剂后晶体的生长被抑制,晶体的形貌得到很大改变,合成的阻垢剂对碳酸钙垢有很好的阻垢分散作用。合成带荧光单体的聚合物阻垢剂CM-AA-PA,用红外光谱法、核磁共振氢谱法和热重分析法对得到的阻垢剂进行结构表征,通过测定阻垢剂浓度与荧光强度的关系,得到共聚物阻垢剂的检测限为1.37 mg/L。