一种高温酸化缓蚀增效剂及其制备方法和缓蚀组合物技术

本申请涉及油田开发技术领域，具体涉及一种高温酸化缓蚀增效剂及其制备方法和缓蚀组合物。本申请通过设计新型的分子结构，合成了一种具有表面活性的新型高温酸化缓蚀增效剂，该缓蚀增效剂既可以以吸附层的方式吸附在金属表面对金属材质的管道、设备等起到缓蚀作用，又可以作为表面活性剂对缓蚀主剂起到增强缓蚀效果的作用；并且，将本申请设计并制备获得的缓蚀增效剂与作为缓蚀主剂的壳聚糖进行复配，增加了壳聚糖的溶解性，提高壳聚糖的吸附缓蚀效果，耐温性好；此外，增效剂和壳聚糖均具有很好的降解性，并且降解后的小分子对环境无污染，是更加绿色环保的油田化学品。是更加绿色环保的油田化学品。

【技术实现步骤摘要】
一种高温酸化缓蚀增效剂及其制备方法和缓蚀组合物


[0001]本申请涉及油田开发
，具体涉及一种高温酸化缓蚀增效剂及其制备方法和缓蚀组合物。

技术介绍

[0002]在三次采油施工过程中，酸液的加入使得管道、储罐及各种金属设备遭到严重的腐蚀，不仅会造成巨大的经济损失，同时也可能导致严重的安全事故。而缓蚀剂在防止腐蚀方面起到了关键性的作用。
[0003]现在市面上的缓蚀剂，多为单一组分或者多种组分复配而成，并以醛酮胺缩合物、咪唑啉衍生物、喹唑啉季铵盐为主缓蚀剂，甲醛、炔醇等为增效剂。然而，上述工业生产中常用的缓蚀主剂和增效剂的毒性较大，对环境危害性高，因此急需研制绿色环保型缓蚀剂。
[0004]壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基化得到的产物，是一种绿色天然高分子材料。并且研究发现，壳聚糖由于具有大量的游离基团和带有孤对电子的杂原子，使其能够在金属表面形成吸附层，进而对金属起到缓蚀作用。然而，壳聚糖由于分子内氢键较多，致使其溶解性较差，进而导致其缓蚀起效慢且效果弱，并且其耐温性差，大大限制了其应用。
[0005]现有技术中通常采用对壳聚糖进行化学改性的方法，以增强壳聚糖的缓蚀效果，例如专利CN111748048A。然而，对某一材料进行化学改性的方向过多，制备过程复杂，工作量大，且效果未知。而现有技术中还未能够从设计缓蚀增效剂的角度出发，获得缓蚀效果好的绿色环保型油田添加剂。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本申请从设计并合成新型分子结构的角度出发，提供了一种在高温下仍具有很好缓蚀效果的绿色环保型油田添加剂。
[0007]一方面，本申请提供了一种高温酸化缓蚀增效剂，所述高温酸化缓蚀增效剂具有如式(I)所示的结构：
[0008][0009]其中，R1是C原子数为6～10的取代基，R2是C原子数为8～12的取代基。
[0010]本申请提供的具有上述分子结构的高温酸化缓蚀增效剂，在烷基酚的分子上引入了取代叔胺基结构和葡萄糖结构，其中，具有长碳链的R1和R2基团，可表现出亲油性，而胺基和葡萄糖基团可表现为亲水性，因此上述高温酸化缓蚀增效剂具有一定的表面活性。
[0011]并且，其分子中的N原子和较多的O原子能够通过提供孤对电子与金属表面的金属离子形成配位键，进而吸附在金属表面，而亲油的一端在另一侧，分子整体以吸附层的方式对金属起到缓蚀作用。即本申请提供的缓蚀增效剂在单独使用时能够显示出缓蚀作用，并由于其具有的表面活性作用，还可以作为增效剂，对缓蚀主剂起到增强缓蚀效果的作用。
[0012]此外，上述缓蚀增效剂还具有很好的降解性，降解后的小分子对环境无污染，是更加绿色环保的油田添加剂。
[0013]在一种实施方式中，R1和R2两可供选择的取代基，可以是饱和烃基，例如烷烃基，也可以是不饱和烃基，例如烯烃基、取代烷基苯基等，还可以在取代基的某个碳原子上连接羟基-OH、羧基-COOH等，其中，R1和R2优选为烃基，更优选为饱和烷基烃。
[0014]进一步地，R1是C原子数为6～10的饱和直链烷基，R2是C原子数为8～12的饱和直链烷基。
[0015]在上述分子结构中，由于烷基是斥电子基，碳链的增长以及烷基的增多可提高斥电效应，使杂原子上的电子云密度增大，使得形成的配位键更加稳定，有利于提高缓蚀效率，并且疏水碳链增长使疏水层厚度增加，金属离子、氧分子、氢分子的扩散难度增大，从而提高了缓蚀效率，然而过长的碳链会影响增效剂的溶解性，因此上述碳原子数的饱和直链烷基可以作为更优选的技术方案。
[0016]进一步地，所述高温酸化缓蚀增效剂为淡黄色液体，粘度小于300mPa.s，密度为0.90～0.98g/ml。
[0017]另一方面，本申请还提供了一种上述高温酸化缓蚀增效剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0018]步骤一：将取代伯胺和葡萄糖溶解于正丁醇中，置于40～50℃下反应5～8h，冷却至室温，析出白色絮状物，获得中间体A；
[0019]步骤二：将所述中间体A和4-取代苯酚溶解于乙醇中，升温至50℃～60℃并搅拌均匀后，加入甲醛，再升温至75℃～80℃回流脱水反应10～12h，反应结束后真空脱水脱溶剂，获得所述高温酸化缓蚀增效剂。
[0020]进一步地，所述步骤一中，取代伯胺和葡萄糖的用量摩尔比为1.1～1.5:1；和/或，所述步骤二中，中间体A、4-取代苯酚和甲醛的用量摩尔比为(1.3～1.5)：1:(2～4)。
[0021]可选的，所述甲醛选用37％甲醛溶液或多聚甲醛。
[0022]其中，上述制备过程涉及的化学反应过程式如下：
[0023][0024][0025]其中，R1是C原子数6～10的烷基基，R2是C原子数8～12的烷基。
[0026]另一方面，本申请还提供了一种缓蚀组合物，包括上述高温酸化缓蚀增效剂，和/或采用上述制备方法制备获得的高温酸化缓蚀增效剂，所述缓蚀组合物还包括壳聚糖作为缓蚀主剂，所述壳聚糖的脱乙酰度为75％～90％，粘度为50-800mPa
·
S。
[0027]本申请还发现，当上述缓蚀增效剂与作为缓蚀主剂的壳聚糖进行复配时，增效剂上的葡萄糖基能够与壳聚糖的活性基团产生分子间的相互作用，进而破坏了壳聚糖的分子内氢键，增加了壳聚糖的溶解性，提高壳聚糖的吸附缓蚀效果。并且增效剂中的亲油基团还能够增加吸附层厚度，使亲水基团和壳聚糖在金属管道壁表面的吸附作用更强。
[0028]此外，上述增效剂中的苯酚基团在溶解后显示出弱酸性，还能够为壳聚糖提供更适宜其溶解的酸性环境。因此，上述增效剂能够显著提高壳聚糖的缓蚀效果。
[0029]进一步地，按重量百分比计，所述缓蚀组合物包括：0.1％～10％高温酸化缓蚀增效剂，15％～40％壳聚糖，1％～15％有机酸，5％～10％有机醇，0.5％～2％成膜助剂。
[0030]优选的，所述有机酸选自甲酸或乙酸；所述有机醇选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇或乙二醇中的一种或多种；所述成膜助剂选自十二醇酯、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚中的一种或多种。
[0031]优选的，上述组合物中的余量用去离子水补足。
[0032]另一方面，本申请还提供了上述缓蚀组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0033]将所述高温酸化缓蚀增效剂用少量水溶解后，加入壳聚糖，于50℃～65℃下搅拌混合6～8h，再加入适量水稀释后，加入有机酸、有机醇和成膜助剂，于45℃～55℃下搅拌混合2～4h即得。
[0034]另一方面，本申请还提供了上述高温酸化缓蚀增效剂，和/或上述制备方法制备获得的高温酸化缓蚀增效剂，和/或上述缓蚀组合物，和/或上述制备方法制备获得的缓蚀组合物在酸化油气井作业中的应用，所述酸化油气井的温度不低于90℃。
[0035]可选的，本申请提供的缓蚀组合物可在90℃、120℃、160℃甚至180℃下起到缓蚀作用。
[0036]进一步地，使用时与酸液一起注入，使用量为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温酸化缓蚀增效剂，其特征在于，所述高温酸化缓蚀增效剂具有如式(I)所示的结构：式中，R1是C原子数为6～10的取代基，R2是C原子数为8～12的取代基。2.根据权利要求1所述的高温酸化缓蚀增效剂，其特征在于，R1是C原子数为6～10的饱和直链烷基，R2是C原子数为8～12的饱和直链烷基。3.根据权利要求1所述的高温酸化缓蚀增效剂，其特征在于，所述高温酸化缓蚀增效剂为淡黄色液体，粘度小于300mPa.s，密度为0.90～0.98g/ml。4.一种如权利要求1-3任一所述高温酸化缓蚀增效剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：将取代伯胺和葡萄糖溶解于正丁醇中，置于40～50℃下反应5～8h，冷却至室温，析出白色絮状物，获得中间体A；步骤二：将所述中间体A和4-取代苯酚溶解于乙醇中，升温至50℃～60℃并搅拌均匀后，加入甲醛，再升温至75℃～80℃回流脱水反应10～12h，反应结束后真空脱水脱溶剂，获得所述高温酸化缓蚀增效剂。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，取代伯胺和葡萄糖的用量摩尔比为1.1～1.5:1；和/或，所述步骤二中，中间体A、4-取代苯酚和甲醛的用量摩尔比为(1.3～1.5):1:(2～4)。6.一种缓蚀组合物，包括如权利要求1-3任一所述的高温酸化缓蚀增效...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔仕章，宋新旺，侯云福，崔学章，王黎明，刘小芳，郭鑫，郑志微，丁松松，
申请(专利权)人：德仕能源科技集团股份有限公司山东安能泰油气增产技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：