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随着石油需求量的增大,石油的生产已成为关系国民经济命脉的重要行业,而油田结垢是注水水质控制中遇到的最严重的问题之一,这些水垢主要为硫酸钡、硫酸锶、碳酸钙、硫酸钙和氧化铁等。控制油田水结垢的主要方法是加入水处理剂,而国家可持续发展的战略要求水处理剂朝着绿色、无磷的方向发展,所以需要开发一种多功能化的油田水处理剂。首先,用氨基磺酸对烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)进行封端,制得烯丙氧基聚乙氧基磺酸铵(APES)大分子单体,在引发剂存在下与丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)自由基共聚合成多功能化的油田水处理剂APES/AA/AMPS。利用红外光谱、氢核磁和热重分别对单体和水处理剂的结构及稳定性进行分析,结果表明,油田水处理剂APES/AA/AMPS成功合成且有较好的热稳定性。进而研究单体质量比、引发剂、链转移剂、反应温度和反应时间等因素对油田水处理剂APES/AA/AMPS性能的影响,确定最佳聚合条件。然后,采用国标测试方法对油田水处理剂APES/AA/AMPS的阻垢分散性能进行了研究。结果显示APES/AA/AMPS具有优异的阻垢分散性能,在最佳合成工艺下,水处理剂投加浓度为15mg/L时,阻硫酸钡垢效率达到93.8%；投加浓度为15mg/L时,阻硫酸锶垢效率达到最大值96.7%；投加浓度为18mg/L时,阻碳酸钙垢效率达到84.4%；投加浓度为2mg/L时,阻硫酸钙垢效率就达到100%；水处理剂APES/AA/AMPS具有良好的综合阻垢性能,投加浓度为10mg/L时平均阻垢效率可以达到84.5%；投加浓度为4mg/L时,分散氧化铁性能优异,透光率最小值为13.7%。还考察了循环水质对其性能的影响,并与市场其他水处理剂进行性能对比,结果表明APES/AA/AMPS具有明显的优势。最后,利用扫描电子显微镜和X-射线衍射对收集到的硫酸钡、硫酸锶、碳酸钙和硫酸钙垢进行形貌、晶型和晶体衍射强度分析。结果显示,加入油田水处理剂APES/AA/AMPS使硫酸钡、硫酸锶、碳酸钙和硫酸钙的晶体形貌均发生了明显的变化,但是只改变了碳酸钙的晶型,硫酸盐型的无机盐垢晶型没有发生改变,进而推断出阻硫酸钡、硫酸锶和硫酸钙垢的阻垢机理为螯合和吸附作用,而阻碳酸钙垢的机理为螯合和晶格畸变作用。