【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及co2驱用防腐防垢杀菌药剂制备，尤其涉及一种co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着碳捕获、利用与封存(ccus)科学技术的发展，co2-eor技术成为一种经济环保的提高采收率方法，已经应用于国内的诸多油田，并取得了一定的经济效益。但co2驱的注入同时伴随着与水的交替注入，在高温高压的条件下，co2溶于水后，溶液呈强酸性，导致油田设备严重腐蚀。同时，由于二氧化碳的溶蚀作用，钙镁离子含量升高，进而导致油泵卡死、井管和抽油杆堵塞、管径急剧下降等，严重影响油田的正常生产。此外，由于油田环境中含氧量较少，硫酸盐还原菌(srb)为严格厌氧型微生物，适宜的环境下会快速繁殖，同时产生h2s，细菌超标给油田开发带来了较大危害(腐蚀设备及管线、恶化回注水水质及堵塞地层)。目前，大多数油田存在腐蚀、细菌、结垢多种不利因素共同作用，而这些因素又相互影响、相互促进，在一定程度上增加了cco2-eor实施的难度。为了解决这一系列问题，在油田现场，通常采用缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等化学剂控制井壁的腐蚀与结垢。缓蚀剂可以保护管道、储罐等工艺设施内壁免受腐蚀；阻垢剂可以阻止或干扰难溶性无机盐在管道表面的沉淀、结垢；杀菌剂可以将细菌保持在较低的水平，从而减少细菌的腐蚀。因此，油田上通常会将三种药剂进行复配来发挥其各自的性能，而往往三种单剂复配体系相容性难以控制且价格昂贵，极大的增加了油田药剂的使用成本。在一定程度上增加了co2-eor实施的难度。
技术实现思路
1、为了解决现有
2、通过与同类技术进行综合对比可知，本专利技术在合成咪唑啉的基础上通过引入苯环进行季铵化，然后利用曼尼希反应进行膦酸化改性，最终所得的咪唑啉衍生物化学药剂，在一定程度上兼顾了咪唑啉、季铵盐以及膦酸基团的特性，同时各结构之间相互协同，故而实现了缓蚀机理创新并实现合成技术创新。该创新成果形成的“三位一体化”咪唑啉化学剂的分子结构对缓蚀、阻垢、杀菌性具有决定作用，该创新成果为解决当前缓蚀、阻垢、杀菌三种药剂复配性能可控性不稳定且价格高昂的问题提供了有效的解决方法。
3、为了解决当前缓蚀、阻垢、杀菌三种药剂复配性能可控性不稳定且价格高昂的问题，本专利技术提供一种油田用缓蚀、阻垢、杀菌一体化药剂的合成方法及其用途。
4、本专利技术是这样实现的，一种同时具备缓蚀、阻垢、杀菌性的“三位一体化”咪唑啉化学剂的合成方法，选择适当的有机酸起始物，以确定不同的疏水基团r1烷基结构，通过选择多乙烯多胺确定五元环咪唑啉的基本结构特征；再通过引入特殊的基团及选择合适的反应条件以形成亲水基r2。
5、一种co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂，分子结构设计如下：
6、
7、其中：
8、疏水烷基链r1：
9、亲水基r2：
10、所述分子结构中，咪唑啉环上的两个n原子及亲水基r2上的n、p原子均有孤对电子，可与fe形成配位键产生吸附，这种配位键是化学键，吸附力很强，不易脱附；此外，季铵化引入的苯环具有很强的空间隔离作用，可阻止h+与金属表面反应发生，苯环的引入还能增加咪唑啉环的电子云密度，同时苯环中的π键可与fe形成配位键，使季铵盐与金属形成稳定配合物，提高吸附能力；当化学剂通过分子结构中的极性基团吸附在金属表面，r1烷基链与其他离子发生一定的弯曲并指向溶液，r1就会在金属表面形成致密的疏水保护膜，由于长链基团空间位阻作用，便阻碍了腐蚀成分对金属表面腐蚀。因此，不同结构基团之间相互协同，共同作用，使得咪唑啉衍生物具有良好的缓蚀作用。亲水基r2中的亚磷酸基团与金属离子钙、铁、镁等具有很强的螯合作用，可通过吸附到晶体生长位点上来破坏沉淀物的形成，使得咪唑啉衍生物具有良好的阻垢作用。与咪唑啉结构相连的季铵盐阳离子基团通过异性电荷相互吸引而使得呈负电性的细菌逐渐聚集在细胞壁上，使细菌的新陈代谢受到阻碍而死亡，同时季铵盐阳离子结构中的疏水烷基链r1(亲油基团)还能与细菌的亲水基团产生联系，使细胞膜的通透性能发生变化，使细胞内外盐浓度产生差异而溶胞，从而达到细菌死亡的目的。综上所述，即为本申请所设计的“三位一体化”咪唑啉化学剂分子结构发挥缓蚀、阻垢、杀菌作用的机理。
11、进一步，co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的合成方法包括：
12、步骤一：咪唑啉中间体合成
13、将油酸升温至120℃，依次加入二乙烯三胺和二甲苯溶剂，酸:胺:二甲苯的摩尔比为1～1.2:0.8～1:1～1.2，升温至180℃，恒温反应1h，然后升温至220℃，脱水环化4～6h；合成过程中使用分水器分离出二甲苯和水，冷却至室温即得到呈淡黄色的咪唑啉中间体；
14、步骤二：咪唑啉中间体季铵化改性
15、加入乙醇溶剂和步骤一合成的咪唑啉中间体，缓慢升温至65℃，然后滴加季铵化试剂氯化苄，咪唑啉中间体:氯化苄的摩尔比为1:0.9～1.1，在150r/min转速下，恒温搅拌反应3～4h后，冷却至室温即得到呈橙黄色粘稠状的咪唑啉季铵盐产物；
16、步骤三：咪唑啉季铵化产物的膦酸化改性
17、加入咪唑啉季铵化产物、甲醛溶液、亚磷酸，三者摩尔比为1:2～2.2:2～2.2，混合均匀后，维持体系温度<35℃；反应半小时后，调节ph值至<1.5，然后提高温度至75℃，回流反应5～6h；自然冷却至室温即得所需的具有缓蚀、阻垢、杀菌功能的咪唑啉化学剂。
18、进一步，步骤一至三优选在携有温度计、冷凝管的三口烧瓶中进行。
19、进一步，步骤一所述升温至180℃是以10℃/h的速率进行。
20、进一步，步骤一所述恒温反应的转速优选150r/min。
21、进一步，步骤二所述恒温搅拌反应的转速优选150r/min。
22、进一步，步骤三所述反应的转速优选150r/min。
23、进一步，步骤三所述调节ph值用的试剂为质量分数50％的盐酸，作为催化剂且防止亚磷酸氧化。
24、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
25、结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术的“三位一体化”咪唑啉化学剂在合成咪唑啉的基础上通过引入苯环进行季铵化，然后利用曼尼希反应进行膦酸化改性，最终所得的咪唑啉衍生物化学药剂在一定程度上兼顾了咪唑啉、季铵盐以及膦酸基团的特性，同时各结构之间相互协同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂，其特征是，分子结构如下：
2.如权利要求1所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤一至三在携有温度计、冷凝管的三口烧瓶中进行。
4.如权利要求2所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤一所述升温至180℃是以10℃/h的速率进行。
5.如权利要求2所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤一所述恒温反应的转速为150r/min。
6.如权利要求2所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤二所述恒温搅拌反应的转速为150r/min。
7.如权利要求2所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤三所述反应的转速为150r/min。
8.如权利要求2所述的一种CO2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤三所述调节pH值用的试
...【技术特征摘要】
1.一种co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂，其特征是，分子结构如下：
2.如权利要求1所述的一种co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的一种co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤一至三在携有温度计、冷凝管的三口烧瓶中进行。
4.如权利要求2所述的一种co2驱用防腐防垢杀菌一体化药剂的制备方法，其特征是，步骤一所述升温至180℃是以10℃/h的速率进行。
5.如权利要求2所述的一种co2驱用...
【专利技术属性】
技术研发人员：许建国，路大凯，黄天杰，马锋，范冬艳，王百坤，李永宽，赵明霞，乔方，刘凤兰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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