CN101565608A - 一种新型酸化缓蚀剂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油井酸化缓蚀剂及其制备方法。其制备步骤为：首先合成咪唑啉中间体，再与氯化苄进行季铵化反应，生成季铵盐后与丙炔醇按质量比3∶1复配制得。0.4％(质量百分含量)的本缓蚀剂在15％HCl介质中对N80碳钢的腐蚀具有明显的抑制作用。60℃下腐蚀4h的腐蚀速率为0.70g/m2·h，其缓蚀效率可达到99.39％；90℃下腐蚀4h的腐蚀速率为1.44g/m2·h，优于中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5405－1996腐蚀评价指标一级品标准(60℃时，一级品标准为2～3g/m2·h；90℃时，一级品标准为3～4g/m2·h)。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井酸化缓蚀剂，主要用于油井酸化过程中防止酸液对管道、储罐及金属设备的腐蚀。
技术背景
酸化是指将大量高浓度酸液注入地层，对灰岩油气井进行压化酸化，以恢复或增加地层渗透率，实现油气井增产、水井增注的一种技术。然而在酸化过程中，高浓度、大量酸的注入使油水井中管道、储罐及工艺设备都会遭受不同程度的腐蚀。为防止或减少酸液对设备和井下管线的腐蚀，通常向酸液中加缓蚀剂。目前在国内外油气田所使用的缓蚀剂主要是有机胺类、咪唑啉类、季铵盐等有机化合物，其中芳香胺类毒性较大，现场施工使用较多的油气田缓蚀剂主要是低毒、环保、无特殊的刺激性气味、热稳定性好的咪唑啉类缓蚀剂。但是用于合成的咪唑啉季铵盐的咪唑存在成本较高、原料来源有限等缺点，限制了咪唑啉类缓蚀剂的广泛应用。
目前，从天然产物中寻求环境友好型缓蚀剂成为研究的热点。我国盛产棉花，棉籽油来源极其广泛，作为一种可再生资源，以棉籽油为原料制取棉籽油咪唑啉缓蚀剂，具有价格低廉、生物降解性能好等特点，为我国棉籽油充分利用和取得多次增值的经济效益开辟了一条新的途径。
本发明不经油脂水解，采用一步法以棉籽油为原料合成咪唑啉季铵盐，有效地减少了合成步骤，简化了工艺流程，降低了生产成本。采用静态失重法考察了该缓蚀剂在60℃，15％HCl溶液中对N80碳钢的缓蚀性能，结果表明该缓蚀剂对N80碳钢在15％HCl介质中具有优良的缓蚀性能，腐蚀速率可达到0.70g/m2·h，优于中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5405-1996腐蚀评价指标一级品标准(60℃时，一级品标准为2～3g/m2·h)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酸化缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂在15％HCl环境中能较好地抑制N80钢的腐蚀。本发明的缓蚀剂具有用量少，缓蚀效率高、制作简便、成本低廉、无毒无异味等特点。
本发明的实验目的是这样实现的，所提出的酸化缓蚀剂是由咪唑啉季铵盐与丙炔醇组成的复配混合物。其中咪唑啉季铵盐是棉籽油咪唑啉氯化苄盐，结构式为：
式中：R代表14C～20C的长链烷烃或烯烃。
本发明所述的酸化缓蚀剂的制备方法主要包括三步：
第一步：棉籽油与三乙烯四胺反应，制备棉籽油咪唑啉中间体；
第二步：在硼酸做催化剂条件下，利用中间体与氯化苄进行季铵化反应，得到咪唑啉季铵盐；
第三步：将咪唑啉季铵盐产物与丙炔醇复配，得到油井酸化缓蚀剂。
附图说明
图1为本发明的棉籽油咪唑啉中间体分子式；
图2为本发明的棉籽油咪唑啉季铵盐分子式；
图3为腐蚀温度与油井酸化缓蚀剂腐蚀速率的关系；
图4为腐蚀时间与油井酸化缓蚀剂腐蚀速率的关系。
具体实施方法
下面通过实施例来说明本发明所述酸化缓蚀剂及其制备方法。
实施例1，用于说明咪唑啉季胺盐的实验合成方案和制备方法。
咪唑啉季胺盐的实验合成方案如Scheme 1所示：
Scheme 1：
具体合成方法如下：
取棉籽油与三乙烯四胺按质量比1.84∶1置于干燥反应器内，加入一定量的二甲苯、0.25％硼酸做催化剂，N2保护下，于140～160℃下反应2h，接入分水器，程序升温至210℃，反应7h，分出反应生成的水。改换旋转蒸发，蒸除少量的二甲苯及水份后，趁热将烧瓶中的粘稠物倾至装有乙醇、乙酸乙酯和石油醚(3∶3∶1)混合溶剂的大烧杯中，冷却，除去上层清液，即得到棉籽油咪唑啉中间体。取棉籽油咪唑啉中间体与氯化苄按质量比2.8∶1加入反应器内，80～100℃下均匀搅拌4h，得到棕红色的透明膏状物，即咪唑啉季铵盐。
实施例2，用于说明咪唑啉季铵盐产物与丙炔醇复配。
将合成的咪唑啉季铵盐，与总质量的25％的丙炔醇混合复配得到本发明的油田酸化缓蚀剂。
实施例3，用于说明该油田酸化缓蚀剂的缓蚀性能研究。按照中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5405-1996所述的试验方法和评价指标对所制备的油田酸化缓蚀剂进行性能评价。
在15％HCl环境中，温度对0.4％质量浓度油井酸化缓蚀剂的影响列于表1。
表1
| 腐蚀温度(℃) | 60 | 70 | 80 | 90 |
| 腐蚀速率(g/m2·h) | 0.70 | 0.78 | 1.03 | 1.44 |
在60℃，15％HCl环境中，时间对0.4％质量浓度油井酸化缓蚀剂的影响列于表2。
表2
| 腐蚀时间(h) | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
| 腐蚀速率(g/m2·h) | 0.7 | 0.63 | 0.6 | 0.54 | 0.48 | 0.44 | 0.46 | 0.44 | 0.42 |
Claims (3)
1.本发明涉及一种由咪唑啉季铵盐与丙炔醇复配的油井酸化缓蚀剂，其中咪唑啉季铵盐的分子结构式为：
式中：R代表14C～20C的长链烷烃或烯烃。
2.根据权利要求1所述的咪唑啉季铵盐，其制备方法主要包括三步：
第一步：棉籽油和三乙烯四胺的反应比例为1.84∶1(质量比)，N2保护下，在140～160℃下反应2h，再程序升温至210℃，反应7h得到棉籽油咪唑啉中间体。
第二步：在硼酸做催化剂条件下，利用第一步棉籽油咪唑啉中间体和氯化苄按2.8∶1(质量比)进行季铵化反应，在80～100℃下反应4h得到咪唑啉季铵盐。
第三步：将第二步反应的咪唑啉季铵盐产物与丙炔醇按3∶1(质量比)复配，得到油井酸化缓蚀剂。
3.根据权利要求1所述，其特征在于该油井酸化缓蚀剂具有以下特点：
(1)油井酸化缓蚀剂质量浓度为0.4％时，在60℃，15％HCl环境中腐蚀4h，其腐蚀速率为0.70g/m2·h，缓蚀效率可达到99.39％。
(2)油井酸化缓蚀剂在90℃，15％HCl环境中腐蚀4h后，其腐蚀速率为1.44g/m2·h。
(3)油井酸化缓蚀剂在60℃，15％HCl环境中腐蚀20h后，其腐蚀速率为0.42g/m2·h。
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