[发明专利]一种适用于高温强酸腐蚀介质的复配缓蚀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复配缓蚀剂及其制备方法，更具体说，它涉及一种适用于高温强酸腐蚀介质的复配缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

缓蚀剂是一种在很低的浓度下，能抑制金属在腐蚀介质中的破坏过程的物质。在石油及天然气的开采过程中，现阶段常使用酸化压裂技术来提高采收率。早期油井温度一般不超过80℃，采用常规的复合缓蚀剂便可以使碳钢腐蚀速率控制在施工允许的范围内。伴随着石油工业高速发展，后期开采井下温度高达200℃左右，用高浓度盐酸在这样高温超深井中进行油气井酸化压裂虽然能提高油井采收率，但对缓蚀剂提出了更高更严格的要求，要求缓蚀剂必须要耐高温。

高温缓蚀剂在成分上和低温缓蚀剂类似，只是加入了增强剂，如炔醇类化合物、可溶性碘盐、铜盐、锡盐、汞盐等。然而，随着人们对环境保护和安全意识的加强，炔醇类化合物因其剧毒性已很少使用，其它金属盐类也因其环境不友好性退出市场。亚麻籽油以其特殊的结构被用来合成高温酸化缓蚀剂，已见文献报道《金属表面防护性涂层评价及缓蚀剂技术研究》，然而该文献中介绍的亚麻籽油咪唑啉季铵盐合成工艺比较复杂，产物难以提纯且产率较低，单一亚麻籽油咪唑啉季铵盐缓蚀剂缓蚀效果不高，溶解性也不好，需要进一步改进与优化，以满足工业应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种成本低，环保性好的适用于高温强酸腐蚀介质的复配缓蚀剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。这种适用于高温强酸腐蚀介质的复配缓蚀剂，所述复配缓蚀剂由脲基亚麻籽油咪唑啉季铵盐、亚麻籽油曼尼希碱、苯并三氮唑、碘化钾和乳化剂OP-21组成，其质量分数分别为：脲基亚麻籽油咪唑啉季铵盐35%-45%、亚麻籽油曼尼希碱30%-40%、碘化钾10%-15%、乳化剂5%-10%、异丙醇10%-15%，各组份百分含量之和为100%；所述脲基亚麻籽油咪唑啉季铵盐的分子结构式为：

其中R包括R1、R2、R3和R4；

亚麻籽油曼尼希碱的分子结构式为：

其中R包括R1、R2、R3和R4；

这种适用于高温强酸腐蚀介质的复配缓蚀剂的应用，按照每100g腐蚀介质中含有0.1–1g复配型缓蚀剂的比例，将复配型缓蚀剂添加到腐蚀介质中。

作为优选：所述的腐蚀介质为强酸性腐蚀介质。

作为优选：所述的腐蚀介质为质量分数15%-25%HCl水溶液。

作为优选：所述的腐蚀介质为质量分数10%-20%HCl+1%-5%HF水溶液。

作为优选：所述强酸性介质中的使用温度为5–220℃。

这种高温强酸腐蚀介质的复配缓蚀剂的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤一：脲基亚麻籽油咪唑啉季铵盐的制备；

按摩尔比例1:1–1:3的亚麻籽油和三乙烯四胺溶于二甲苯溶剂，每摩尔亚麻籽油加入二甲苯体积为20–40ml，在氮气保护下缓慢加热到100-150℃，同时加入浓硫酸催化剂，在100-150℃下反应3–4小时，所述的催化剂的加入量为每摩尔亚麻籽油中加入0.1–0.5ml，反应结束后蒸馏出二甲苯；待冷却至80-110℃时开始对整个反应装置抽真空，并缓慢升温至120-200℃，至收集得到理论产量的水，所得产物为亚麻籽油咪唑啉；

接着降温至100-160℃，按摩尔比例1:0.5–1:1.5混合亚麻籽油咪唑啉与硫脲，在机械搅拌条件下冷凝回流4–6h，得到脲基亚麻籽油咪唑啉产物。再次降温至80-130℃，再按摩尔比例1:0.5–1:2将脲基亚麻籽油咪唑啉产物与氯化苄混合，在机械搅拌条件下冷凝回流6-12h，得到最终产物脲基亚麻籽油咪唑啉季铵盐；

反应方程式为：

R包括R1、R2、R3和R4；

所述的脲基亚麻籽油咪唑啉季铵盐缓蚀剂为粘稠的黄色油状液体，微溶于水，纯度为50–80%。

步骤二：亚麻籽油曼尼希碱缓蚀剂的制备；