一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法及应用，制备如下：(1)将胺类反应物苯甲胺、苯乙胺、吗啉或者吲哚溶于有机溶剂中，缓慢滴加环氧氯丙烷，常温搅拌反应12‑14h，然后减压蒸馏、洗涤获得中间体I；(2)将中间体I溶于有机溶剂，将二苄胺加入其中，再加入缚酸剂，升温至60‑80℃反应14‑16h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅱ溶于有机溶剂，并将季铵化试剂加入其中，升温至80‑110℃反应12‑15h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂。本发明专利技术简单可行，原理可靠，制备的酸化缓蚀剂对油气井碳钢的酸腐蚀有明显的抑制作用。

【技术实现步骤摘要】
一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法及应用
本专利技术涉及缓蚀剂材料领域中一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法及其应用。
技术介绍
在油气田增产改造过程中，压裂酸化已经成为主流的油气田增产改造方式。在酸压酸洗过程中，酸液可以很大程度上解除油气井筒堵塞，提高基质渗透率，从而提高油气采收率。但是酸液的存在也会给油田带来诸多问题，在酸化施工过程中，酸液的注入会造成油气井管材和井下金属设备的腐蚀，严重时可能导致井下管材突发性破裂事故，存在严重安全隐患，同时被酸液溶蚀的金属铁离子又可能对地层造成伤害。为了防止酸液对油管、套管等设备的腐蚀，在酸液中添加缓蚀剂是必不可少且最为常用、有效的防腐措施。目前大部分市售缓蚀剂存在高温下易结焦、分层、溶解分散性能不稳定、制备复杂等缺点。“一种复合型咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法”(201410360217.3)，所述的缓释剂按质量百分比计含：30wt％～35wt％的烷基酸咪唑啉季铵盐，8wt％～10wt％的含氮有机多元磷酸盐，1wt％～2wt％的两性表面活性剂，0.5wt％～1wt％的分散剂，1wt％～2wt％的助溶剂，余量为水。该缓蚀剂在50℃的自配模拟水下，加药量50ppm，缓蚀率大于70％，可在油田中油气井、集输系统、注水工艺使用，但配方复杂，成本较高，也不利于环保。“一种水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成方法”(201310524689.3)，以有机酸和有机胺为反应原料，先通过酰胺化反应合成酰胺，再通过酰胺环化反应得到咪唑啉，最后用亚磷酸二甲酯等季铵化剂把油溶性的咪唑啉季铵化，合成了水溶性咪唑啉季铵盐缓蚀剂。评价试验表明，所得产品水溶性好、缓蚀率高。但其制备较为复杂，且反应温度高达200多度。因此，研制一种配方简单、合成条件温和且能满足目前油气井酸化施工苛刻要求的新型耐高温盐酸酸化缓蚀剂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法及其应用，该制备方法简单可行，原理可靠，制得的缓蚀剂在高温下具有良好的缓蚀性能，在盐酸水溶液中具有良好的溶解性，对油气井碳钢的酸腐蚀有明显的抑制作用。为实现上述技术目的，本专利技术提供以下技术方案。一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，依次包括以下步骤：(1)将胺类反应物苯甲胺、苯乙胺、吗啉或者吲哚溶于有机溶剂中，缓慢滴加环氧氯丙烷，常温搅拌反应12-14h，然后减压蒸馏、洗涤获得中间体I；(2)将中间体I溶于有机溶剂，将二苄胺以一定比例加入其中，再加入缚酸剂，升温至60-80℃反应14-16h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅱ溶于有机溶剂，并将季铵化试剂以一定比例加入其中，升温至80-110℃反应12-15h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂。进一步地，环氧氯丙烷与胺类反应物的摩尔比为1:1-1:3。进一步地，环氧氯丙烷的滴加速度为5-10mL/min。进一步地，所述有机溶剂为丙酮、乙醇或乙腈。进一步地，所述缚酸剂为碳酸钾、氢氧化钠或三乙胺。进一步地，二苄胺与缚酸剂的摩尔比为1:1-1:2。进一步地，二苄胺与中间体I的摩尔比为1:1-1:4。进一步地，所述季铵化试剂为氯化苄、氯甲基萘或溴己烷。进一步地，季铵化试剂与中间体Ⅱ的摩尔比为1:1-2:1。所述二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的应用，是指将其作为油气井酸化缓蚀剂，对油气井碳钢的酸腐蚀有明显的抑制作用。本专利技术制备方法简单，其机理分析如下：环氧氯丙烷氯原子以及二苄胺上的氮原子具有较高的活性，在上述反应条件下，环氧氯丙烷首先开环与苯甲胺、苯乙胺、吗啉或吲哚反应得到中间体I，然后中间体I上的氯原子与二苄胺反应得到叔胺，在该过程中必须加入缚酸剂，防止反应生成的氯化氢和二苄胺反应生成二苄胺盐酸盐，从而无法得到叔胺产物阻止下一步季铵化过程。在得到叔胺后加入季铵化试剂得到二苄胺季铵盐缓蚀剂。该方法制得的缓蚀剂包含多个苯环，且具有多个氮原子、氧原子，氮原子、氧原子具有孤对电子，能与铁原子上的空轨道形成杂化轨道，二者具有较强的吸附性，而六元苯环具有大π键的结构，也能与铁杂化，紧紧吸附在铁上，抑制其腐蚀；此外，该缓蚀剂分子中的多个羟基可以大大提高缓蚀剂的分散性和在酸液中的溶解性，该缓蚀剂在高温下具有良好的缓蚀性能，使用该缓蚀剂作为油气井酸化缓蚀剂时，对油气井碳钢的酸腐蚀有明显的抑制作用。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。实施例1一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将8.71g吗啉加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入80mL无水乙醇作为溶剂并搅拌均匀；(2)称取9.25g环氧氯丙烷溶于30mL无水乙醇中搅拌均匀，缓慢滴加于吗啉溶液中，常温下搅拌反应14h，减压蒸馏后得到中间体I；(3)称取1.79g中间体I加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入90mL无水乙醇作为溶剂并搅拌均匀，称取1.97g二苄胺溶于30mL无水乙醇中搅拌均匀，缓慢滴加于中间体I溶液中，并加入1.4g碳酸钾，再升温至80℃回流反应14h，反应结束后冷却至室温，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(4)称取3.76g中间体Ⅱ加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入100mL无水乙醇作为溶剂并搅拌均匀，称取1.76g氯甲基萘缓慢滴加于中间体Ⅱ溶液中再升温至80℃回流反应13h，反应结束后冷却至室温，过滤、萃取、减压蒸馏制得二苄胺季铵盐酸化缓蚀剂。上述制备方法的具体反应历程如下：实施例2一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将5.59g吲哚加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入70mL丙酮作为溶剂并搅拌均匀；(2)称取4.62g环氧氯丙烷溶于30mL丙酮中搅拌均匀，缓慢滴加于上述吲哚溶液中，常温下搅拌反应12h，减压蒸馏后得到中间体I；(3)称取2.11g中间体I加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入90mL乙腈作为溶剂并搅拌均匀，称取1.97g二苄胺溶于30mL乙腈中搅拌均匀，缓慢滴加于中间体I溶液中，并加入1.2g三乙胺，再升温至57℃回流反应15h，反应结束后冷却至室温，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(4)称取4.08g中间体Ⅱ加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入100mL无水乙腈作为溶剂并搅拌均匀，称取1.26g氯化苄缓慢滴加于中间体Ⅱ溶液中再升温至85℃回流反应14h，反应结束后冷却至室温，过滤、萃取、减压蒸馏制得二苄胺季铵盐酸化缓蚀剂。上述制备方法的具体反应历程如下：实施例3一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将10.82g苯甲胺加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入100mL无水乙醇作为溶剂并搅拌均匀；(2)称取9.25g环氧氯丙烷溶于30mL无水乙醇中搅拌均匀，缓慢滴加于上述苯甲胺溶液中，常温下搅拌反应12h，减压蒸馏后得到中间体I；(3)称取2.07g中间体I加入到250mL三颈烧瓶中，同时加入90mL丙酮作为溶剂并搅拌均匀，称取1.97g二苄胺溶于30mL丙酮中搅拌均匀，缓慢滴加于中间体I溶液中，并加入0.7g氢氧化钠，再升温至60℃回流反应13h，反应结束后冷却至室温，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(4)称取4.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，依次包括以下步骤：(1)将胺类反应物苯甲胺、苯乙胺、吗啉或者吲哚溶于有机溶剂中，缓慢滴加环氧氯丙烷，常温搅拌反应12‑14h，然后减压蒸馏、洗涤获得中间体I；(2)将中间体I溶于有机溶剂，将二苄胺加入其中，再加入缚酸剂，升温至60‑80℃反应14‑16h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅱ溶于有机溶剂，并将季铵化试剂加入其中，升温至80‑110℃反应12‑15h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂。

【技术特征摘要】
1.一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，依次包括以下步骤：(1)将胺类反应物苯甲胺、苯乙胺、吗啉或者吲哚溶于有机溶剂中，缓慢滴加环氧氯丙烷，常温搅拌反应12-14h，然后减压蒸馏、洗涤获得中间体I；(2)将中间体I溶于有机溶剂，将二苄胺加入其中，再加入缚酸剂，升温至60-80℃反应14-16h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得中间体Ⅱ；(3)将中间体Ⅱ溶于有机溶剂，并将季铵化试剂加入其中，升温至80-110℃反应12-15h，冷却至室温后，过滤、萃取、减压蒸馏制得二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂。2.如权利要求1所述的一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于，环氧氯丙烷与胺类反应物的摩尔比为1:1-1:3。3.如权利要求1所述的一种二苄胺季铵盐耐高温酸化缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮、乙醇或乙腈。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇明，王鼎立，江有适，陈曦宇，朱炬辉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51