CN101892042B - 一种高温酸化缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温酸化缓蚀剂，所述高温酸化缓蚀剂由45-60重量份的曼尼希碱季铵盐、15-30重量份的二甲基甲酰胺和20-35重量份的异丙醇组成，其中所述曼尼希碱季铵盐具有下式(I)的结构式：

其中n＝0-3的整数；R选自低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的羧基和低级烷基取代的羟基；R₁、R₂分别选自低级烷基和苯基。本发明还涉及一种制备高温酸化缓蚀剂的方法。本发明的高温酸化缓蚀剂在油田开采中用作缓蚀剂。

Description

一种高温酸化缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种酸化缓蚀剂及其制备方法，尤其涉及一种高温酸化缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

随着油气田开采的深入，越来越多的高温井开始出现，这对酸化缓蚀剂的要求越来越高。

目前酸化缓蚀剂的主体多为含氮有机化合物，如吡啶、喹啉季铵盐，酮醛胺缩合物等，它们的酸溶性都较差，添加量较大，而酸液中的添加浓度较高时容易出现沉淀。

另一方面为了使酸化缓蚀剂能够满足高温下的防腐需要，通常在主体中添加丙炔醇。然而，由于丙炔醇只是简单的复配到含氮化合物中，并不能最大限度的发挥丙炔醇的抑制腐蚀的性能。此外，由于丙炔醇有较大的挥发性，添加到酸液中后，部分丙炔醇会随着盐酸一同挥发出来，不仅降低了酸液中丙炔醇的有效浓度，同时其本身是一种剧毒物也有害于身体健康。

因此，需要一种酸溶性好、毒性低且不需要另外添加丙炔醇的高温酸化缓蚀剂。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种高温酸化缓蚀剂。

本发明的另一个目的是提供一种高温酸化缓蚀剂的制备方法。

本发明涉及一种高温酸化缓蚀剂，该高温酸化缓蚀剂由45-60重量份的曼尼希碱季铵盐、15-30重量份的二甲基甲酰胺和20-35重量份的异丙醇组成，其中所述曼尼希碱季铵盐具有下式(I)的结构式：

其中n＝0-3的整数；R选自低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的羧基和低级烷基取代的羟基；R₁、R₂分别选自低级烷基和苯基。

优选地，R选自C₁-C₄烷基取代的苯基、C₁-C₄烷基取代的羧基和C₁-C₄烷基取代的羟基；R₁、R₂分别选自C₁-C₄烷基和苯基

更优选地，R选自C₆H₅CH₂-、-CH₂COOH和-CH₂CH₂OH；R₁、R₂分别选自-CH₃、CH₃CH₂-和C₆H₅-。

优选地，高温酸化缓蚀剂由50重量份的曼尼希碱季铵盐、20重量份的二甲基甲酰胺和30重量份的异丙醇组成。

本发明还涉及一种制备高温酸化缓蚀剂的方法，该方法包括下述步骤：

a.以摩尔比为1∶1∶1的C_3-6炔醇、甲醛和仲胺为原料，所述原料反应生成具有式(II)的曼尼希碱：

其中仲胺具有式HNR₁R₂，R₁、R₂分别选自低级烷基和苯基，n＝0-3的整数；

b.加入季铵化试剂，使摩尔比为1∶1的所述季铵化试剂与所述曼尼希碱反应生成具有式(I)的曼尼希碱季铵盐，

其中n＝0-3的整数；R选自低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的羧基和低级烷基取代的羟基；R₁、R₂分别选自低级烷基和苯基；其中季铵化试剂具有式R-Cl，R选自低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的羧基和低级烷基取代的羟基；以及

c.将45-60重量份的曼尼希碱季铵盐、15-30重量份的二甲基甲酰胺、20-35重量份的异丙醇搅拌混合，即得高温酸化缓蚀剂。

其中炔醇选自丙炔醇、戊炔醇、己炔醇，优选丙炔醇；

甲醛可以呈福尔马林、三聚甲醛或多聚甲醛的形式，其中福尔马林的结构式为HCHO，三聚甲醛的结构式为(CH₂O)₃，多聚甲醛的结构式为(CH₂O)_n，其中n为大于3的整数(n＝3-100)。

仲胺选自二乙胺、N，N-甲基乙基胺和N-甲基苯胺，优选N-甲基苯胺；

季铵化试剂选自氯乙醇、氯乙酸和氯化苄，优选氯化苄。

本发明提供的高温酸化缓蚀剂用量小、缓蚀效果显著，而且具有很好的酸溶性，可以提前将该高温酸化缓蚀剂溶解到酸液中，而溶解了该高温酸化缓蚀剂的酸液长期放置也不会产生分层、沉淀等现象；同时该缓蚀剂不挥发，配制到酸液中长期放置缓蚀性能不发生改变。而且不需要另外添加丙炔醇，因此该酸化缓蚀剂毒性低，使用安全。

该酸化缓蚀剂可以在常温至130℃的酸液中使用，直接在配制好的酸液中添加本酸化缓蚀剂，并搅拌均匀即可。

本发明的反应式如下：

其中n＝0-3的整数；R选自低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的羧基和低级烷基取代的羟基；R₁、R₂分别选自低级烷基和苯基。

具体实施方式

以下实施例中采用的各物质都是市购的。

实施例1

在装有搅拌及冷凝装置的三口烧瓶中投入56克丙炔醇、30克多聚甲醛、107克N-甲基苯胺，同时采用冰醋酸调节pH值为2-3。打开冷凝装置，开始加热搅拌反应。待反应温度达到100℃，保持温度回流反应8小时，得到约190克的曼尼希碱，在生成的曼尼希碱中缓慢滴加127克氯化苄，保持温度为100℃，持续反应5小时，得到下式的曼尼希碱季铵盐：

将50克的上述曼尼希碱季铵盐、20克的二甲基甲酰胺和30克的异丙醇搅拌混合，得到100克高温酸化缓蚀剂。

缓释性能评价：

行业标准SY/T 5405-1996中规定在100℃下的15％HCl溶液中，缓蚀剂的添加量为1％-2％，一级品的腐蚀速率为3g/(m²·h)-5g/(m²·h)；行业标准SY/T 5405-1996中规定在130℃下的12％HCl+3％HF溶液中，缓蚀剂的添加量为2％-3％，一级品的腐蚀速率为20g/(m²·h)-25g/(m²·h)。

表1显示了以缓蚀剂的添加量和4小时N80钢片腐蚀速率g/(m²·h)评价了100℃下的15％HCl溶液中和130℃下的12％HCl+3％HF溶液的腐蚀环境中本发明的缓蚀剂和市售的以酮、醛、胺合成的曼尼希碱为主体成分的缓蚀剂(商品名为7801酸化缓蚀剂)的结果。(添加量的重量百分比是基于酸液的重量)

表1

从表1的试验数据可以看出，在相同的条件下，本发明的高温酸化缓蚀剂在酸液中的添加量显著低于现有的高温酸化缓蚀剂；同时对均匀腐蚀与局部腐蚀均具备良好的抑制效果。

实施例2：

在装有搅拌及冷凝装置的三口烧瓶中投入84克戊炔醇、75克福尔马林水溶液(浓度为40％)、73克二乙胺，同时采用冰醋酸调节pH值为2-3。打开冷凝装置，开始加热搅拌反应。待反应温度达到100℃，保持温度回流反应8小时，得到多少克约200克曼尼希碱，在生成的曼尼希碱中缓慢滴加126克氯化苄，保持温度为100℃，持续反应5小时，得到下式的曼尼希碱季铵盐：

将55克的上述曼尼希碱季铵盐、15克的二甲基甲酰胺和30克的异丙醇搅拌混合，得到100克高温酸化缓蚀剂。

表2

从表2的数据可以看出，本发明的高温酸化缓蚀剂在添加量小于7701酸化缓蚀剂时，具有比7701酸化缓蚀剂更好的缓蚀效果。

实施例3：

在装有搅拌及冷凝装置的三口烧瓶中投入98克己炔醇、75克福尔马林水溶液(浓度为40％)107克N-甲基苯胺，同时采用冰醋酸调节pH值为2-3。打开冷凝装置，开始加热搅拌反应。待反应温度达到100℃，保持温度回流反应8小时，得到约250克曼尼希碱，在生成的曼尼希碱中缓慢滴加94克氯乙酸，保持温度为100℃，持续反应5小时，得到下式的曼尼希碱季铵盐：

将60克的上述曼尼希碱季铵盐、20克的二甲基甲酰胺和20克的异丙醇搅拌混合，得到100克的高温酸化缓蚀剂。

表3

从表3的数据可以看出，在相同添加量时，本发明的高温酸化缓蚀剂的缓蚀剂效果更好。

Claims (7)

1.一种高温酸化缓蚀剂，所述高温酸化缓蚀剂由50重量份的曼尼希碱季铵盐、20重量份的二甲基甲酰胺和30重量份的异丙醇组成，其中所述曼尼希碱季铵盐具有下式(I)的结构式：

其中n＝0-3的整数；

R选自C₆H₅CH₂-、-CH₂COOH和-CH₂CH₂OH；R₁、R₂分别选自C₁-C₄烷基和苯基。

2.如权利要求1所述的高温酸化缓蚀剂，其中R₁、R₂分别选自-CH₃、CH₃CH₂-和C₆H₅-。

3.一种制备如权利要求1所述的高温酸化缓蚀剂的方法，所述方法包括下述步骤：

a.以摩尔比为1∶1∶1的C_3-6炔醇、甲醛和仲胺为原料，所述三种原料反应生成具有式(II)的曼尼希碱：

其中仲胺具有式HNR₁R₂，R₁、R₂分别选自C₁-C₄烷基和苯基，n＝0-3的整数；

b.加入季铵化试剂，使摩尔比为1∶1的所述季铵化试剂与所述曼尼希碱反应生成具有式(I)的曼尼希碱季铵盐，

其中n＝0-3的整数；R选自C₆H₅CH₂-、-CH₂COOH和-CH₂CH₂OH；R₁、R₂分别选自C₁-C₄烷基和苯基；其中季铵化试剂具有式R-Cl，R选自C₆H₅CH₂-、-CH₂COOH和-CH₂CH₂OH；以及

c.将50重量份的曼尼希碱季铵盐、20重量份的二甲基甲酰胺、30重量份的异丙醇搅拌混合，即得高温酸化缓蚀剂。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述炔醇选自丙炔醇、戊炔醇、己炔醇。

5.如权利要求3所述的方法，其中所述甲醛呈福尔马林、三聚甲醛或多聚甲醛的形式。

6.如权利要求3所述的方法，其中所述仲胺选自二乙胺、N，N-甲基乙基胺和N-甲基苯胺。

7.如权利要求3所述的方法，所述季铵化试剂选自氯乙醇、氯乙酸和氯化苄。