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在油气田开采过程中,结垢会堵塞地层及管道,造成严重的经济损失,采用阻垢剂来阻止结垢是油气田提高经济收益的重要措施。聚天冬氨酸(PASP)因为具有无毒性和良好的生物降解性,是一种引起广泛关注的具有代表性的绿色阻垢剂,其分子结构中含有的羧基具有良好的螯合能力和分散能力,但是,因为仅仅含有羧基,综合阻垢性能较差,这极大的限制了其使用。为了提高其阻垢分散、抗温抗盐等性能,本文选择邻氨基酚磺酸(3A4HBSA),三羟甲基氨基甲烷(TRIS),O-羧甲基壳聚糖(O-CMC)对PASP的中间体聚琥珀酰亚胺(PSI)进行改性,将磺酸基与羟基,三羟基,羧基羟基引入到聚天冬氨酸分子结构中。通过单因素和正交实验得到PSI的最佳合成条件为马来酸酐与氨水的摩尔配比为1:1.4,热缩聚温度160℃,热缩聚时间5h,此时PSI的产率为98.4%。以合成产物阻硫酸钡垢的能力为指标,得到PASP/3A4HBSA的最佳合成条件为PSI与3A4HBSA的摩尔配比为1:0.9,反应温度80℃,反应时间4h,反应pH值为12,在此条件下阻垢率为97.4%;PASP/TRIS的最佳合成条件为PSI与TRIS的摩尔配比为1:1,反应温度60℃,反应时间5h,反应pH值为11,在此条件下阻垢率为96.9%;PASP/O-CMC的最佳合成条件为PSI与O-CMC的摩尔配比为1:0.8,反应温度70℃,反应时间6h,反应pH值为12,在此条件下阻垢率为98.2%;PASP/3A4HBSA/TRIS的最佳合成条件为PSI:3A4HBSA:TRIS为1:0.4:0.6,反应时间4h,反应温度80℃,反应pH值为10,在此条件下阻垢率为99.2%。合成产物用红外光谱和核磁共振氢谱进行了结构表征,证明了PSI、PASP/3A4HBSA、PASP/O-CMC、PASP/3A4HBSA/TRIS、PASP/TRIS 的特征基团和结构与设计相符。对合成阻垢剂的阻垢性能进行了研究,考查了阻垢剂浓度、Ba2+(Ca2+)浓度、温度、时间、pH值等因素对BaSO4、CaCO3的阻垢性能的影响,与PASP相比,因为磺酸基、羧基和羟基等功能基团的引入,阻垢效率和缓蚀效率都提高了;在同等条件下,其阻BaSO4垢性能大小依次为:PASP/TRIS/3A4HBSA>PASP/O-CMC>PASP/3A4HBSA>PASP/TRIS>PASP,阻 CaCO3 垢性能大小依次为:PASP/3A4HBSA/TRIS>PASP/O-CMC>PASP/TRIS>PASP/3A4HBSA>PASP。通过扫描电镜分析实验(SEM)、X射线衍射分析实验(XRD)、电导率分析实验、阻垢剂对硫酸钡和碳酸钙的分散能力实验分析了阻垢剂的阻垢机理,阻垢机理包括吸附分散作用、双电层作用、晶格畸变作用、螯合增溶作用。