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

1 實驗儀器與藥劑

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

2 實驗方法

分別往兩個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。將兩個錐形瓶密封放置在實驗設定溫度下的恒溫水浴中預熱30min后取出，將兩個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。將反應溶液放至冷卻后過濾滴定，計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 實驗結果

3.1 HPAM的濃度對碳酸鈣形成的影響

向反應體系中加人HPAM溶液，濃度分別為100ppm、300ppm、500ppm、800ppm、1000ppm，實驗結果如圖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時出現較大值。

3.2 HPAM溶液的pH值對碳酸鈣形成的影響

加入濃度為300ppm的2000萬分子量HPAM，用10%NaOH和1：1HCl將混合后溶液的pH值調節為7（空白樣不調節pH=7）、8、9、10、11、12并在60℃條件下反應8h。冷卻后過濾，滴定溶液中剩余鈣離子濃度，實驗結果如圖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。實驗數據證實，隨著pH值的增加，在一定程度上促進了鈣離子以沉淀形式存在。空白試驗的趨勢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：因為鈣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的鈣不以離子形態存在。兩者差值也證明HPAM對碳酸鈣生成的影響也隨著pH值的增加而減小。

3.3 HPAM溶液的溫度對碳酸鈣形成的影響

向反應體系加入濃度為300ppm的2000萬分子量的HPAM并分別設置水浴溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃并反應8h，同時我們也選取了以蒸餾水代替HPAM的空白組作為比對，實驗結果如圖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降低直至反應完全（即溶液中剩余鈣離子濃度接近0時為止）。兩者的差值也可以看出溫度越低，HPAM對碳酸鈣的生成影響越大。

4 實驗結論

HPAM的加入可對油水井系統中碳酸鈣垢生成產生影響。較好的條件是：pH值的為7、溫度為40℃、HPAM濃度在300ppm時，碳酸鈣結垢較少，較利于油水井系統防垢。