[发明专利]一种新型完井液缓蚀剂二硫代氨基甲酸盐的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探的完井液缓蚀剂的合成方法，具体是指一种新型完井液缓蚀剂二硫代氨基甲酸盐的合成方法。 

背景技术

金属材料在周围环境介质的化学或电化学作用下发生性能下降、状态改变，直至损坏变质的现象称为金属的腐蚀。金属被腐蚀后，其使用性能显著降低，腐蚀对金属造成的危害不仅是金属本身的损失，更严重的是整个金属结构因此而破坏。据估计，全世界每年因腐蚀而报废的金属量相当于金属年产量的25～33.3％，我国每年因腐蚀造成的经济损失高达5000亿元人民币，约占国民生产总值的4～5％。统计资料还表明，因腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的比例，随石油化工等工业的发展呈上升趋势。 

作为主要工程材料的钢材，广泛应用于石油工业领域。钢材不可避免地要同各种腐蚀性介质接触而被腐蚀。 

当然，在油气田完井作业工程中，油管、套管和井下设备等的腐蚀也是不可避免的问题。这是由于完井环境中含有多种腐蚀性介质，油管、套管和井下设备等会发生严重的化学腐蚀，随着油气田不断开发，产水量逐年上升，腐蚀将进一步加重。从多年来修井作业取出的油管发现，绝大部分油管因腐蚀减薄、穿孔。井下油管和套管有的是轻微腐蚀，有的是局部较严重腐蚀；而最为严重的是局部被严重破坏致使油管串断落入井，严重影响和制约了油气田的生产经营，造成了重大的经济损失。 

完井液因含有腐蚀电解质，必然导致井下油管、套管及井下设备发生电化学腐蚀；并且电化学腐蚀可诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等其他腐蚀行为的发生；为适应各种完井工艺需要而使用的低固相、无固相、多种盐水及正电胶完井液等体系中含有多种添加剂，在井下高温、高压条件的作用下具有强烈的腐蚀性，尤其是海洋完井作业使用的大量无固相盐水完井液，进一步增大了完井液的腐蚀性，可造成油气井管材和井下金属设备的表面坑蚀、氢脆等金属腐蚀，还可能导致井下管材突发性破裂事故，造成严重经济损失。 

要保证油气井完井作业过程的安全，重要任务之一是解决完井液对套管、油管及井下金属设备的腐蚀问题。为把完井液腐蚀造成的损失降低到最小限度，研究者创造和发展了很多防腐方法，最为经济有效且最为方便方法之一是加入性能更佳、成本低廉的缓蚀剂。这就有必要加强对完井液缓蚀剂研究，开发出成本更低、缓蚀性能更佳的缓蚀剂。基于以上背景，本文主要合成一种具有良好缓蚀性能的完井液缓蚀剂，并对该缓蚀剂进行性能研究和探讨其缓蚀机理。通过本文的研究工作，期待在完井作业工程中，为优化防腐方案，提供更多更好的选择。 

作为主要工程材料的钢材，广泛应用于石油工业领域。钢材不可避免地要同各种腐蚀性介质接触而被腐蚀。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型完井液缓蚀剂二硫代氨基甲酸盐的合成方法，它不仅性能稳定、溶解性好、无乳化倾向性，而且产物得率较高。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种新型完井液缓蚀剂二硫代氨基甲酸盐的合成方法，包括下述步骤： 

(a)选用原材料为CS₂、碳酰二胺和KOH，CS₂、碳酰二胺和KOH的摩尔比为2∶1∶2～2.5∶1∶2.5； 

(b)在三口烧饼中加入碳酰二胺和KOH物质混合体，不断搅拌； 

(c)待其混合均匀后，控制温度在42～46℃之间，滴加CS₂； 

(d)将反应体系控制在42～46℃温度范围内，继续搅拌； 

(e)控制温度在45～50℃之间任一温度后，恒温反应2～3h； 

(f)待反应完毕，搅拌冷却结晶，过滤，45～50℃真空干燥制得产品。 

所述步骤(a)中CS₂、碳酰二胺和KOH的摩尔比为2.2∶1∶2.14；所述步骤(e)中的最佳反应恒温为45℃；所述步骤(e)中的最佳反应时间为2.5h。 

综上，本发明的有益效果是： 

(1)产物得率较高，可达到92％以上。 

(2)合成产物二硫代氨基甲酸盐性能稳定、溶解性好和无乳化倾向性。 

(3)二硫代氨基甲酸盐加量为145～160mg/L就能达到良好效果；在95℃时，腐蚀速率极大值也仅有0.0754mm/a，并随着温度进一步升高，缓蚀性能更佳，表明该产品具有良好抗温性能。 

(4)二硫代氨基甲酸盐不适用强酸性环境，适用于弱酸性、中性和碱性环境中，pH值适用范围最大为6.5～14。