摘要：油水井結(jié)垢是我國(guó)油田注水后期存在的普遍性問題。而碳酸鈣垢是系統(tǒng)中垢的主要組成部分。本實(shí)驗(yàn)研究在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下，研究聚丙烯酰胺（HPAM）的濃度、pH值、溫度對(duì)碳酸鈣形成的影響。

1 實(shí)驗(yàn)儀器與藥劑

DGG-9023A型電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子天平、恒溫水浴槽、回旋振蕩器、無(wú)水CaCl₂、NaHCO₃、EDTA、KOH、NaOH、HPAM和鈣試劑等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

分別往兩個(gè)250mL錐形瓶中加入一定濃度的NaHCO₃溶液和CaCl₂溶液，然后加入HPAM溶液，加入蒸餾水至200mL，搖勻。將兩個(gè)錐形瓶密封放置在實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度下的恒溫水浴中預(yù)熱30min后取出，將兩個(gè)錐形瓶中溶液迅速混合密封，放入回旋振蕩器中振蕩40min，然后將錐形瓶放在同一溫度恒溫水浴中恒溫8h。將反應(yīng)溶液放至冷卻后過濾滴定，計(jì)算溶液中剩余鈣離子濃度。以蒸餾水代替HPAM制備的溶液作為空白樣。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 HPAM的濃度對(duì)碳酸鈣形成的影響

向反應(yīng)體系中加人HPAM溶液，濃度分別為100ppm、300ppm、500ppm、800ppm、1000ppm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。

從圖1中可以看出，溶液中剩余鈣離子的濃度隨著加入HPAM濃度的升高而先升高后降低并在HPAM濃度為300ppm時(shí)出現(xiàn)較大值。

3.2 HPAM溶液的pH值對(duì)碳酸鈣形成的影響

加入濃度為300ppm的2000萬(wàn)分子量HPAM，用10%NaOH和1：1HCl將混合后溶液的pH值調(diào)節(jié)為7（空白樣不調(diào)節(jié)pH=7）、8、9、10、11、12并在60℃條件下反應(yīng)8h。冷卻后過濾，滴定溶液中剩余鈣離子濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。

從圖2可以看出，pH值增加，溶液中剩余鈣離子濃度逐漸降低。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，隨著pH值的增加，在一定程度上促進(jìn)了鈣離子以沉淀形式存在。空白試驗(yàn)的趨勢(shì)也是溶液中剩余鈣離子濃度隨著pH值的增加而減小，這也說明了：因?yàn)殁}離子與氫氧根離子生成氫氧化鈣絮狀沉淀，所以在堿性條件下絕大多數(shù)的鈣不以離子形態(tài)存在。兩者差值也證明HPAM對(duì)碳酸鈣生成的影響也隨著pH值的增加而減小。

3.3 HPAM溶液的溫度對(duì)碳酸鈣形成的影響

向反應(yīng)體系加入濃度為300ppm的2000萬(wàn)分子量的HPAM并分別設(shè)置水浴溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃并反應(yīng)8h，同時(shí)我們也選取了以蒸餾水代替HPAM的空白組作為比對(duì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。

從圖3可以看出，HPAM組溶液中剩余鈣離子的濃度隨著溫度的升高而降低，在50℃和60℃時(shí)下降較緩慢；空白組溶液中剩余鈣離子濃度隨著溫度的升高而持續(xù)降低直至反應(yīng)完全（即溶液中剩余鈣離子濃度接近0時(shí)為止）。兩者的差值也可以看出溫度越低，HPAM對(duì)碳酸鈣的生成影響越大。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

HPAM的加入可對(duì)油水井系統(tǒng)中碳酸鈣垢生成產(chǎn)生影響。較好的條件是：pH值的為7、溫度為40℃、HPAM濃度在300ppm時(shí)，碳酸鈣結(jié)垢較少，較利于油水井系統(tǒng)防垢。