[发明专利]一种聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸盐缓蚀剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸盐缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂的结构式为式中R代表碳链数为C₁₁～C₁₇的饱和烷基、单烯基或双烯基，n为5～15的整数；其先是以长碳链羧酸与二乙烯三胺为原料合成长碳链咪唑啉中间体，接着在碱性条件下与环氧乙烷进行加成反应生成聚氧乙烯醚咪唑啉，最后与3‑氯‑2‑羟基丙磺酸钠进行季铵化反应制备而成。本发明缓蚀剂结构中引入活性基团‑OH和‑SO₃^‑，使其在水中具有良好溶解性，在金属表面吸附活性大大增强，显示出优良的缓蚀性能；且其生物降解性良好、毒性低，属于环境友好型缓蚀剂。本发明缓蚀剂不但可应用于含CO₂和H₂S的油田采出水介质，而且可应用于CO₂驱油体系的高温高压介质中以减缓流体对碳钢的腐蚀。

技术领域

本发明属于精细化工产品技术领域，具体涉及一种聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸盐缓蚀剂，以及该缓蚀剂的制备方法。

背景技术

将CO₂注入油层，不仅封存了CO₂，还可以大幅度提高油气田采收率，达到CO₂减排和油藏高效开发的双赢目的。随着注CO₂驱油工程在国内外的大力开展，CO₂对注入系统、井下管柱、生产系统管网等低碳钢设备的腐蚀问题越来越突出。采用缓蚀剂技术来抑制油气田中普遍存在的CO₂腐蚀具有投资低、用量少和无需改变原有设备和工艺流程等优势，在油气田中得到广泛应用。试验发现，咪唑啉及其衍生物相容性好，热稳定性高，毒性低，能阻垢杀菌，且与其它助剂复配后有很好的抑制CO₂腐蚀的作用，属于环境友好型缓蚀剂。

大多数咪唑啉的应用都是在水溶液中进行的，常规的咪唑啉一般水溶性较差，因此将其季铵化转化为咪唑啉季铵盐是提高咪唑啉类缓蚀剂水溶性的主要技术途径。目前常用的季铵化试剂大多为氯化苄、氯乙酸钠、硫酸二乙酯、氨基磺酸等，由于其季铵盐的极性水平不足以保证整个咪唑啉分子较好水溶性，因而其稳定性较差，长期储存易导致分层现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的水溶性，并且性能稳定，对于含CO₂和H₂S的油田采出水介质，或CO₂驱油体系中的高温高压介质引起的腐蚀具有很强的抑制能力的聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸盐缓蚀剂，并为该缓蚀剂提供一种制备方法。

针对上述目的，本发明所采用的聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸盐的结构式如下所示：

式中R代表碳链数为C₁₁～C₁₇的饱和烷基、碳链数为C₁₁～C₁₇的单烯基、碳链数为C₁₁～C₁₇的双烯基中任意一种，n为5～15的整数。

上述结构式中，优选R代表十一烷基、4-十一碳烯基、十三烷基、十五烷基、十五碳烯基、8,11-十五碳二烯基、9-十六碳烯基、十七烷基、8-十七碳烯基、8,11-十七碳二烯基中的任意一种。

本发明聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸盐缓蚀剂的制备方法为：

1、以二甲苯为溶剂，将式I所示的长碳链羧酸和二亚乙基三胺在140～200℃下回流反应4～6h，待脱出理论脱水量的85％以上时，旋转蒸发除去二甲苯，得到式II所示的1-胺乙基-2-长碳链基咪唑啉中间体。

2、将上述步骤1中得到的1-胺乙基-2-长碳链基咪唑啉中间体和碱在N₂保护下搅拌升温至100～120℃，然后通入环氧乙烷气体，继续恒温搅拌30～45min，停止通气，分离纯化，得到式III所示的聚氧乙烯醚咪唑啉。