[发明专利]一种低毒酸化缓蚀剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种低毒酸化缓蚀剂的制备方法及其应用，属于金属腐蚀与防护技术领域。

背景技术

随着我国油气田开发的深入，多数油气田的开采过程中都需要依靠酸化工艺处理地层，提高油气井的采收率，实现油气井的增产与稳产。油气井酸化工艺是指将酸液通过机械设备从地面注入到地层中，通过酸液对岩石的溶蚀作用，将堵塞油、气、水通道的物质溶解除去，使地层孔隙和裂缝扩大畅通，降低了油气的流动阻力，从而实现提高油气采收率的目的。但是由于酸液的注入会造成井下金属管材的严重腐蚀，导致井下设备发生突发性破裂事故，同时被酸溶蚀的金属铁离子又会对地层造成伤害，严重影响了油气的正常生产。因此，在酸化工艺施工中，必须加入酸化缓蚀剂以阻止酸液对井下管柱的腐蚀，解除地层伤害，保证酸化增产增注措施顺利实施。

随着缓蚀剂科学技术的快速发展，开发高效、使用广泛、低毒和对环境污染小的友好缓蚀剂是人们今后努力的方向。目前国内油田常用的酸化缓蚀剂主要有以下几类：（1）咪唑啉衍生物类。该类型缓蚀剂的耐温性能较差，合成工艺复杂，不能应用于高温深井的酸化作业中，通常该类型缓蚀剂应用于90℃以下的酸化作业中。（2）喹啉衍生物类。该类型缓蚀剂在酸化施工后易在酸液中形成沉积物，对地层伤害较大，并且在高温使用时出现脱附现象，故大都需要添加增效剂来增强其缓蚀性能。该类型缓蚀剂虽然具有良好的缓蚀性能，但由于成本比较高，限制了其使用。（3）曼尼希碱类。该类型缓蚀剂作为酸化缓蚀剂使用时具有良好的缓蚀性能和应用价值。但目前由于合成曼尼希碱类所使用的原料大都含有对环境污染较大的甲醛和苯胺，并且高温时存在易分层、溶解分散性能差等缺点，因此采用环境友好的新型低毒原料进行替换显得尤为重要。基于以上原因，本发明采用绿色低毒、易降解等诸多优点的肉桂醛替代了致癌物质甲醛，通过优化反应条件，合成了一种新型低毒酸化缓蚀剂。本发明操作简单，安全可靠，加量小，经济环保，对金属在酸性介质中有着普遍的保护作用，尤其是对P110钢在盐酸溶液中具有良好的缓蚀效果。

发明内容

本发明提供了一种低毒酸化缓蚀剂的制备方法及其应用，采用绿色低毒、易降解等诸多优点的肉桂醛替代了致癌物质甲醛；本发明缓蚀剂在油气田酸化作业中可以有效地减缓酸液对井下金属管柱的腐蚀。

本发明所采用的技术方案是：一种低毒酸化缓蚀剂的制备方法，其特征是：它包括如下步骤：

步骤1）合成曼尼希碱季铵盐；其中曼尼希碱季铵盐分子式为：

式中X为Br或Cl

步骤2）用溶剂稀释曼尼希碱季铵盐到15~20%，以质量百分数计。

所述步骤1）曼尼希碱季铵盐合成方法为：将N-甲基环己胺、肉桂醛以摩尔比为1.0~1.3:2.0加入到肉桂醛、N-甲基环己胺和苯乙酮总质量的10%异丙醇中，然后缓慢滴加1.0~1.3mol的苯乙酮，搅拌均匀，用盐酸调节pH=4，在80~100℃反应5~7h，降之室温即得曼尼希碱；然后向曼尼希碱中缓慢滴加溴化苄或氯化苄，在83~95℃反应2~4h，降之室温即得曼尼希碱季铵盐。

所述步骤1）所述的曼尼希碱与溴化苄或氯化苄的质量比为1.0:1.0~1.3。

所述步骤2）所述的溶剂是甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮或二甲基甲酰胺中的一种或多种混合。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明缓蚀剂使用绿色低毒、易降解等诸多优点的肉桂醛替代了致癌物质甲醛，生产操作安全，并且不添加碘化物和丙炔醇等对环境污染的增效剂，既节省了成本又对环境友好；

（2）本发明缓蚀剂是一种典型的吸附型缓蚀剂，能在P110钢试片表面可以快速形成致密、牢固的疏水性保护膜，有效地阻止了酸液对P110钢的腐蚀，属于以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂；

（3）本发明缓蚀剂在盐酸溶液中具有良好的缓蚀性能和配伍性能，在该酸液中加入0.5～1.0％（质量百分数）本发明缓蚀剂，可使P110钢试片在盐酸液中的腐蚀速率显著降低，满足石油行业标准《SY/T5405-1996》90℃时一级缓蚀剂产品的指标，在油气井酸化、酸压增产等作业中具有广泛的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明缓蚀剂在15%（质量百分数）盐酸溶液中的极化曲线；

图2为P110钢试片未经过腐蚀的表面形貌；

图3为P110钢试片在90℃、15%（质量百分数）盐酸溶液中腐蚀1h后的表面形貌；