CN110129022B - 一种在线酸化用耐高温缓蚀剂及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田注入水开发技术领域，尤其涉及一种在线酸化用耐高温缓蚀剂及其制备和使用方法。本发明用基液、抗高温助剂、溶剂、有机酸、表面活性剂和水按照如下重量百分比：基液40％～60％；抗高温助剂1％～2％；溶剂10％～20％；有机酸5％～10％；表面活性剂5％～8％；分散剂1％～2％，其余为水作为原料，通过制备基液、制备含有有机酸的混合液和制备耐高温缓蚀剂三个步骤，制得在线酸化用高温缓蚀剂。本发明与螯合酸之间具有较好的配伍性、分散性；在用量为2％情况下，腐蚀速率≤20g/(m²·h)，远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好；本发明反应条件温和,生产工艺简单,保证在120℃～140℃高温条件下不动管柱酸化施工顺利进行。

Description

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于油田注入水开发技术领域，尤其涉及一种在线酸化用耐高温缓蚀剂及其制备和使用方法。

背景技术

注水井增注的过程中,常常需要通过酸化提高注入量。但是在酸化施工过程中,酸液对金属的腐蚀不但会损坏地面设备和井下管柱,而且腐蚀下来的大量铁离子在一定条件下会形成氢氧化铁沉淀,堵塞地层。酸化工作液中加入匹配的缓蚀剂可以最大限度地降低酸液对设备和管柱的腐蚀,保证酸化施工顺利进行。

目前采用的缓蚀剂分低温(<104℃)和高温(<178℃或更高)两类。低温缓蚀剂通常为有机物,包括含氮化合物、含硫化合物、炔属化合物、醛类、酮类、醇类等、亲油化合物、表面活性剂等。高温缓蚀剂在成分上类似低温缓蚀剂,只是加入了增强剂。增强剂有甲酸及其衍生物、酸溶性碘盐及酸溶性酮盐、锑盐、秘盐和汞盐。随着油田开发进入中后期,油气开采难度逐渐加大,各个油田逐步向深井、超深井开发拓展,所以,国内外油田的酸化技术服务难度越来越大,缓蚀剂所需的温度也是越来越高。酸用缓蚀剂以季胺、醛、炔醇、锑化合物、胺类缓蚀剂为主，但是目前国内适用于100℃～140℃高温的酸化缓蚀剂品种却不多、价格昂贵、性能不太稳定、配伍性较差、溶解分散性不好等。

发明内容

本发明提供了一种在线酸化用耐高温缓蚀剂及其制备和使用方法，目的之一在于提供一种配伍性好、分散性好、并且能够最大限度地降低螯合酸对设备和管柱的腐蚀的耐120℃～140℃高温在线酸化用缓蚀剂，解决螯合酸在120℃～140℃高温腐蚀差的问题，为螯合酸高温在线酸化提供依据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，包括如下重量百分比的原料制备得到：

基液40%～60%；

抗高温助剂1%～2%；

溶剂10%～20%；

有机酸5%～10%；

表面活性剂5%～8%；

分散剂1%～2%；

其余为水；

所述的基液由有机铋化合物、乙二醇和有机醛按照0.8～1:1～1.5：0.3～0.5的重量比配制而成，其中有机铋化合物为异辛酸铋或月桂酸铋。

所述的基液、抗高温助剂、溶剂、有机酸、表面活性剂和水按照如下重量百分比制得：基液50%；抗高温助剂2%；溶剂18%；有机酸9%；表面活性剂7%；分散剂2%，其余为水。

所述的抗高温助剂为碘化钾、丙炔醇、碘化亚铜、氯化亚铜或三氧化二锑。

所述的溶剂为二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、乙醇、异丁醇或乙二醇。

所述的有机酸为甲酸、乙酸或草酸。

所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵或木质素磺酸盐。

所述的分散剂为甲基戊醇、氨基苯酚、苯胺或聚丙烯酰胺。

所述的基液是由有机铋化合物、乙二醇和有机醛按照1：1.5：0.5的重量比配制而成。

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备基液

在装有搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入重量比为0.8～1：1～1.5：0.3～0.5的有机铋化合物、乙二醇、有机醛，在加热至80～90℃后保持恒温持续回流2.5-3.5小时，乙二醇氧化后继续加热升温至120～130℃后恒温反应1.5-2.5小时后停止，加水稀释到重量百分比为50%的水溶液；

步骤二：制备含有有机酸的混合液

将步骤一制得的基液加入至配比的有机酸中搅拌，直至使有机酸完全溶解，形成均一混合液体；

步骤三：制备耐高温缓蚀剂

在由步骤二制得的含有有机酸的混合液中依次加入抗高温助剂、表面活性剂和分散剂，搅拌至使其混合均匀，即制得在线酸化用耐高温缓蚀剂。

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的使用方法，将一种在线酸化用耐高温缓蚀剂稀释浓度1%～4%后直接加入螯合酸中。

有益效果：

本发明用基液、抗高温助剂、溶剂、有机酸、表面活性剂和水按照如下重量百分比：基液50%、抗高温助剂2%、溶剂18%、有机酸9%、表面活性剂7%、分散剂2%、其余为水作为原料，通过制备基液、制备含有有机酸的混合液和制备耐高温缓蚀剂三个步骤，制得在线酸化用高温缓蚀剂。本发明制得的在线酸化用耐高温缓蚀剂与螯合酸之间具有较好的配伍性、分散性；在在线酸化用耐高温缓蚀剂用量为2%情况下，腐蚀速率≤20g/（m²·h），远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好；本发明的高温缓蚀剂反应条件温和,生产工艺简单；本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂，能够降低螯合酸酸液对设备和管柱的腐蚀,保证120℃～140℃高温不动管柱酸化施工顺利进行。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，包括如下重量百分比的原料制备得到：

基液40%～60%；

抗高温助剂1%～2%；

溶剂10%～20%；

有机酸5%～10%；

表面活性剂5%～8%；

分散剂1%～2%；

其余为水；

所述的基液由有机铋化合物、乙二醇和有机醛按照0.8～1:1～1.5：0.3～0.5的重量比配制而成，其中有机铋化合物为异辛酸铋或月桂酸铋。

优选的是所述的基液、抗高温助剂、溶剂、有机酸、表面活性剂和水按照如下重量百分比制得：基液50%；抗高温助剂2%；溶剂18%；有机酸9%；表面活性剂7%；分散剂2%，其余为水。

在实际使用时，有机铋化合物耐水解性稳定，促进OH反应，与有机醛之间有协同效果，使配方更灵活；乙二醇能与水、丙酮等互溶，且性质活泼，用作溶剂，有机醛、有机铋化合物之间发生反应，同时又作为有机铋化合物和有机醛的相转移催化剂；有机醛用于防腐的主要原料，且与有机铋化合物之间协调作用，提高耐高温防腐能力。有机铋化合物优选的是月桂酸铋能够降低成本且易处理，耐水解稳定性好，对人体伤害较少。其中有机铋化合物为异辛酸铋或月桂酸铋，优选月桂酸铋。

在实际使用时，本发明的技术方案制得的在线酸化用耐高温缓蚀剂与螯合酸之间具有较好的配伍性、分散性；在线酸化用耐高温缓蚀剂用量为2%情况下，腐蚀速率≤20g/（m²·h），远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好；本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂反应条件温和，生产工艺简单；本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂，耐120℃～140℃高温，解决了螯合酸在120℃～140℃高温环境下腐蚀差的问题，为螯合酸高温在线酸化提供依据。

实施例二：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：按总量百分比组分如下：基液50%；抗高温助剂2%；溶剂18%；有机酸9%；表面活性剂7%；分散剂2%，其余组分为水。

本实施例所述在线酸化用高温缓蚀剂，与螯合酸之间具有较好的配伍性、分散性；在螯合酸中用量为2%情况下，腐蚀速率远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好，可降低螯合酸酸液对设备和管柱的腐蚀,保证高温不动管柱酸化施工顺利进行。

实施例三：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：所述的基液由有机铋化合物、乙二醇和有机醛按照1：1.5：0.5的重量比配制而成。

在实际使用时，基液采用本发明的技术方案，使用的效果较好。

实施例四：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例三不同之处在于：所述基液由月桂酸铋、乙二醇和有机醛按照1：1.5：0.5的重量之比配制而成，所述基液的制备方法为在装有电动搅拌器和回流冷凝管的3口烧瓶中，依次加入定量月桂酸铋、乙二醇、有机醛，加热85℃回流3小时后，乙二醇氧化后继续升温至120℃，反应2小时后停止实验，用水稀释到50%的水溶液。所述抗高温助剂为丙炔醇。所述溶剂为二甲基甲酰胺。所述有机酸为甲酸。所述表面活性剂为木质素磺酸钠。所述分散剂为氨基苯酚。

本实施例制得的在线酸化用耐高温缓蚀剂，能够降低螯合酸酸液对设备和管柱的腐蚀,保证120℃～140℃高温不动管柱酸化施工顺利进行，缓蚀效果非常好且反应条件温和,生产工艺简单。

实施例五：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：所述的抗高温助剂为碘化钾、丙炔醇、碘化亚铜、氯化亚铜或三氧化二锑。

在实际使用时，抗高温助剂选用碘化钾、丙炔醇、碘化亚铜、氯化亚铜、三氧化二锑中的一种用于腐蚀抑制剂，易溶于溶剂中，与基液互助，提高耐高温性。

实施例六：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例五不同之处在于：所述的抗高温助剂为丙炔醇。

在实际使用时，抗高温助剂采用丙炔醇耐高温性更好。

实施例七：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：所述的溶剂为二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、乙醇、异丁醇或乙二醇。

在实际使用时，采用二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、乙醇、异丁醇、乙二醇中的一种作为溶剂，用于溶解抗高温助剂和表面活性剂，能够很好的与基液、有机酸的混合液互溶。

实施例八：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例七不同之处在于：所述的溶剂为二甲基甲酰胺。

在具体实施时溶剂采用二甲基甲酰胺，溶解效果较好。

实施例九：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：有机酸为甲酸、乙酸或草酸。

在实际使用时，有机酸采用甲酸、乙酸或草酸，既方便采购且价格便宜，易溶于水、乙醇和有机溶液中，且在低温低浓度时不易结冰。

实施例十：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例九不同之处在于：有机酸为甲酸。

在具体实施时有机酸采用甲酸，价格便宜，能够有效降低成本。

实施例十一：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵或木质素磺酸盐。

优选的是表面活性剂为木质素磺酸盐。

在实际使用时，表面活性剂采用的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵或木质素磺酸盐具有较强的分散性，能够吸附在固体质点的表面上，与基液结合能在金属管柱表面上镀一层膜，防止管柱被腐蚀。

实施例十二：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，与实施例一不同之处在于：所述的分散剂为甲基戊醇、氨基苯酚、苯胺或聚丙烯酰胺。

优选的是分散剂为氨基苯酚。

在实际使用时，甲基戊醇、氨基苯酚、苯胺或聚丙烯酰胺能够溶于水、乙醇和乙醚中，在具体实施时优选氨基苯酚，这样能够提高其他物质在溶剂中溶解性，同时确保其他物质均匀分布于溶剂中，提高缓蚀剂的稳定性。

实施例十三：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：

包括如下步骤：

步骤一：制备基液

在装有搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入重量比为0.8～1：1～1.5：0.3～0.5的有机铋化合物、乙二醇、有机醛，在加热至80～90℃后保持恒温持续回流2.5-3.5小时，乙二醇氧化后继续加热升温至120～130℃后恒温反应1.5-2.5小时后停止，加水稀释到重量百分比为50%的水溶液；

步骤二：制备含有有机酸的混合液

将步骤一制得的基液加入至配比的有机酸中搅拌，直至使有机酸完全溶解，形成均一混合液体；

步骤三：制备耐高温缓蚀剂

在由步骤二制得的含有有机酸的混合液中依次加入抗高温助剂、表面活性剂和分散剂，搅拌至使其混合均匀，即制得在线酸化用耐高温缓蚀剂。

在实际使用时，通过制备基液、制备含有有机酸的混合液和制备耐高温缓蚀剂三个步骤，制得在线酸化用高温缓蚀剂。本发明制得的在线酸化用耐高温缓蚀剂与螯合酸之间具有较好的配伍性、分散性；在在线酸化用耐高温缓蚀剂用量为2%情况下，腐蚀速率≤20g/（m²·h），远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好；本发明的高温缓蚀剂反应条件温和，生产工艺简单；本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂，能够降低螯合酸酸液对设备和管柱的腐蚀,保证高温不动管柱酸化施工顺利进行。

具体实施时，本实施例采用的搅拌器是电动搅拌器，使用手动搅拌器也可以，但是不建议用手动，一是电动搅拌更为均匀，二是因为在对容器加热过程中，将三口烧瓶拿下来手动摇匀不仅烫手，而且不利于化学物的反应和造成物质的损失。本实施例采用的是三口烧瓶，因为后续反应中需要对冷凝回流，对这样操作用三口烧瓶较便利，且三口烧瓶的窄口也能减少溶液的蒸发和防止溶液溅出。本实施例中的步骤一中所加入的水是去离子水，这样效果会更好。

实施例十四：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：

包括如下步骤：

步骤一：制备基液

在装有搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入重量比为1：1.2：0.4的有机铋化合物、乙二醇、有机醛，在加热至80℃后保持恒温持续回流3小时，乙二醇氧化后继续加热升温至120～130℃后恒温反应2小时后停止，加水稀释到重量百分比为50%的水溶液；

步骤二：制备含有有机酸的混合液

将步骤一制得的基液加入至配比的有机酸中搅拌，直至使有机酸完全溶解，形成均一混合液体；

步骤三：制备耐高温缓蚀剂

在由步骤二制得的含有有机酸的混合液中依次加入抗高温助剂、表面活性剂和分散剂，搅拌至使其混合均匀，即制得在线酸化用耐高温缓蚀剂。

在实际使用时，采用本发明的技术方案制得的在线酸化用耐高温缓蚀剂，在用量为2%情况下，腐蚀速率≤20g/（m²·h），远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好。

实施例十五：

一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的使用方法，将在线酸化用耐高温缓蚀剂稀释浓度1%～4%后直接加入螯合酸中。

在实际使用时，将在线酸化用耐高温缓蚀剂稀释浓度1%～4%后直接加入螯合酸中进行使用。本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂，性能稳定，适用于100℃～140℃高温且成本低。

实施例十六：

将本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂加入到螯合酸中，缓蚀剂在螯合酸中的加量为2%，搅拌均匀后，可见混合液清澈透明；再将混合液放入酸岩反应装置中，转速60rpm，测得130℃下，酸液对N80钢片的腐蚀速率仅15.9g/（m²·h）。测试结果说明，使用2%的缓蚀剂时，酸液腐蚀速率达到了SY/T5405-1996中的一级标准，为高温不动管柱螯合酸在线酸化提供了依据。

综上所述，本发明用基液、抗高温助剂、溶剂、有机酸、表面活性剂和水按照如下重量百分比：基液50%、抗高温助剂2%、溶剂18%、有机酸9%、表面活性剂7%、分散剂2%、其余为水作为原料，通过制备基液、制备含有有机酸的混合液和制备耐高温缓蚀剂三个步骤，制得在线酸化用高温缓蚀剂。本发明制得的在线酸化用耐高温缓蚀剂与螯合酸之间具有较好的配伍性、分散性；在在线酸化用耐高温缓蚀剂用量为2%情况下，腐蚀速率≤20g/（m²·h），远优于行业一级品标准，缓蚀效果非常好；本发明的高温缓蚀剂反应条件温和，生产工艺简单；本发明的在线酸化用耐高温缓蚀剂，能够降低螯合酸酸液对设备和管柱的腐蚀,保证120℃～140℃高温不动管柱酸化施工顺利进行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。上述实施例中所涉及的试剂市场上均可以购得。本发明没有详细说明的工艺均为现有技术。

Claims (9)

1.一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于，包括如下重量百分比的原料制备得到：

基液40％～60％；

抗高温助剂1％～2％；

溶剂10％～20％；

有机酸5％～10％；

表面活性剂5％～8％；

分散剂1％～2％；

其余为水；

所述的基液由有机铋化合物、乙二醇和有机醛按照0.8～1:1～1.5：0.3～0.5的重量比配制而成，其中有机铋化合物为异辛酸铋或月桂酸铋。

所述的抗高温助剂为碘化钾、丙炔醇、碘化亚铜、氯化亚铜或三氧化二锑。

2.如权利要求1所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于：所述的基液、抗高温助剂、溶剂、有机酸、表面活性剂和水按照如下重量百分比制得：基液50％；抗高温助剂2％；溶剂18％；有机酸9％；表面活性剂7％；分散剂2％，其余为水。

3.如权利要求1或2所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于：所述的溶剂为二甲基甲酰胺、乙二醇单甲醚、乙醇、异丁醇或乙二醇。

4.如权利要求1或2所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于：所述的有机酸为甲酸、乙酸或草酸。

5.如权利要求1或2所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于：所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵或木质素磺酸盐。

6.如权利要求1或2所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于：所述的分散剂为甲基戊醇、氨基苯酚、苯胺或聚丙烯酰胺。

7.如权利要求1所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂，其特征在于：所述的基液是由有机铋化合物、乙二醇和有机醛按照1：1.5：0.5的重量比配制而成。

8.如权利要求1-7任意一项所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：制备基液

在装有搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，依次加入重量比为0.8～1：1～1.5：0.3～0.5的有机铋化合物、乙二醇、有机醛，在加热至80～90℃后保持恒温持续回流2.5-3.5小时，乙二醇氧化后继续加热升温至120～130℃后恒温反应1.5-2.5小时后停止，加水稀释到重量百分比为50％的水溶液。

步骤二：制备含有有机酸的混合液

将步骤一制得的基液加入至配比的有机酸中搅拌，直至使有机酸完全溶解，形成均一混合液体；

步骤三：制备耐高温缓蚀剂

在由步骤二制得的含有有机酸的混合液中依次加入抗高温助剂、表面活性剂和分散剂，搅拌至使其混合均匀，即制得在线酸化用耐高温缓蚀剂。

9.一种在线酸化用耐高温缓蚀剂的使用方法，其特征在于：将权利要求1-7任意一项所述的一种在线酸化用耐高温缓蚀剂稀释浓度1％～4％后直接加入螯合酸中。