发明内容
本发明是一种以各种有机和无机试剂在一定条件下合成主剂并通过添加其他几种化合物进行复配而成的几种高效油田水用缓蚀剂。用于解决油田回注水管道腐蚀速度较快的问题。本发明对金属表面有良好的吸附,一方面缓蚀剂中极性集团吸附于金属表面改变了双电层的结构,使金属表面的能量状态趋于稳定,增加腐蚀反应的活化能,减缓腐蚀速度;另一方面,非极性基团在金属表面定向排布形成一层疏水性保护层,阻碍与腐蚀反应有关的电荷或物质的转移,也使腐蚀速度减小。从而起到减缓油田管道腐蚀的作用。
本发明的目的在于提供一种缓释效果更强、适用性更高、价格更低廉的油田水用缓蚀剂。本发明所需原料简单易得,操作过程简便、安全,反应时间短,成本低,产率高,缓蚀效果强,适于工业规模化生产,具有较强的实用性。
本发明包含七种油田注水缓蚀剂,其主剂N-甲基咪唑型离子液体的合成过程特征在于,结构式如I所示:
式中R为苄基、正丁烷基中的一种。其合成过程中需加入溶剂,然后加入NaBF4、KPF6、正十二烷基硫酸钠或正十二烷基苯磺酸钠等之中的一种,得到的粗产物需经过萃取、过滤、旋蒸除掉溶剂、干燥等处理,最终得到目标产物。
(1)以[Bmim]Br为主剂的缓蚀剂的配制及检测
称取一定量的N-甲基咪唑和一溴代正丁烷加入到装有回流冷凝管的三口烧瓶中,回流冷凝管上装有氯化钙干燥管,于60~80℃下加热搅拌混合物使其反应20~26h,冷却至室温,得到粗产物。然后将粗产物装入分液漏斗中,每次用60mL的乙酸乙酯洗涤2次, 旋转蒸发除去乙酸乙酯,在60℃下真空干燥24h,恒重,得到淡黄色粘稠状液体[Bmim]Br。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417mol
FeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以常用的X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0402mm/年。
(2)以[Bmim]BF4为主剂的缓蚀剂的配制与检测
称取一定量的四氟硼酸钠加入到圆底烧瓶中,加入水配成饱和溶液,然后加入[Bmim]Br,在60~80℃温度下,磁力搅拌20~26h,反应结束后冷却至室温,旋转蒸发除掉水分,白色固体物质出现。减压过滤后在60℃下真空干燥24h, 得到淡黄色液体]。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0307mm/年。
(3)以[Bmim]PF6为主剂的缓蚀剂的配制与检测
将 [Bmim]Br溶于水中,加入KPF6,在20~30℃下搅拌5~7h。溶液分为两层,分去水层后,依次用水和乙醚洗涤3次,在80℃下真空干燥24h,得到淡黄色油状离子液体[Bmim]PF6。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0408mm/年。
(4)称取一定量的N-甲基咪唑和苄氯加入到装有回流冷凝管的三口烧瓶中,于70~90 ℃下加热并搅拌混合物使其反应20~24 h,冷却至室温,分层得到粗产物。然后将粗产物装入分液漏斗中,用约60mL的乙酸乙酯洗涤2次,旋转蒸发除去乙酸乙酯,得到棕色粘稠状液体a。反应方程式如下:
。
(5)将产物a溶于水中,加入KPF6,于20~30℃下搅拌混合物使其反应5~6h,溶液产生白色沉淀,减压过滤后在80℃下真空干燥24h,得到白色粉末状固体。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0177mm/年。
(6)称取一定量的四氟硼酸钠加入到圆底烧瓶中,加入水配成饱和溶液,然后加入产物a, 于60~80℃下加热搅拌混合物反应20~26h,然后旋转蒸发除去水分。在60℃下真空干燥24h, 得到浅棕色液体。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0328mm/年。
(7)称取一定量的正十二烷基硫酸钠加入到圆底烧瓶中,然后加入产物a,于60~80℃下加热并搅拌混合物使其反应20~26h,冷却至室温后,加入乙酸乙酯溶解然后干燥,过滤后旋转蒸发除掉水分。在60℃下真空干燥24h, 得到粘稠状液体。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0312mm/年。
8)称取一定量的正十二烷基苯磺酸钠加入到圆底烧瓶中,然后加入产物a,于60~80℃下加热并搅拌混合物20~26h,冷却至室温后,旋转蒸发蒸去里面的水分,在60℃下真空干燥24h, 得到粘稠状液体。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0306mm/年。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明,本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。在下面的实例中,N-甲基咪唑、溴代正丁烷、四氟硼酸钠、乙酸乙酯、苯甲醛、苯胺、甲醇均为分析纯。
实例1: [Bmim]Br的合成
称取32ml的N-甲基咪唑溶液和44ml溴代正丁烷溶液加入到装有回流冷凝管的三口烧瓶中,回流冷凝管上装有氯化钙干燥管,于70℃下加热并搅拌混合物使其反应24h,冷却至室温,得到粗产物。然后将粗产物装入分液漏斗中,每次用约30mL的乙酸乙酯洗涤,共洗涤2次,旋蒸除去乙酸乙酯,在60℃下真空干燥24h,恒重,得到淡黄色粘稠状液体[Bmim]Br 76.53g,产率为85.11%。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1000g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2000g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0502mm/年。
实例2:
量取8mLN-甲基咪唑和12mL苄氯加入到装有回流冷凝管的三口烧瓶中,于70 ℃下加热并搅拌混合物使其反应20 h,冷却至室温,分层得到粗产物。然后将粗产物装入分液漏斗中,用约60mL的乙酸乙酯洗涤2次,旋转蒸发除去乙酸乙酯,得到棕色粘稠状液体a,称取16.00g化合物a和16.50gNaBF4混合加入到装有回流冷凝管的三口烧瓶中,加入100mL水作溶剂,于70 ℃下加热并搅拌混合物使其反应20h,反应结束后旋转蒸发除去水分。在60℃下真空干燥24h, 得到浅棕色液体。反应方程式如下:
模拟油田回注水水质成分,在1L水中加入0.0003623molNaSO4、0.00815molK2SO4、0.01923molCaCl2、0.01143molMgCl2、0.001655molMgSO4、0.0035gNa2S、0.0000417molFeSO4、0.5063molNaCl、配成盐溶液,按照SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法,以X65碳钢为腐蚀材料,在500mL容器中注入0.5L盐溶液,用氮气驱氧一小时。向盐溶液中加入0.1g该主剂,再加入复配剂乌洛托品、OP-10、碘化钾、硫脲各0.2g。充入1.0MPa的CO2气体,在84~86℃温度下静态法腐蚀7天,经处理计算后得出,该缓蚀剂的缓蚀速率为0.0328mm/年。
可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。