CN102382638B - 一种吡啶类化合物在作为酸化缓蚀剂中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通式(I)所示的吡啶类化合物在制备酸化缓蚀剂中的应用，其中，R为H或甲基，n为1，2或3。本发明还涉及以该化合物为主要有效成分的组合物在制备酸化缓蚀剂中的应用。
Description
技术领域
本发明属于金属防腐蚀技术领域，涉及一种吡啶类化合物在作为酸化缓蚀剂中的应用，具体涉及氯化N-(9-蒽甲基)R-吡啶季铵盐在制备酸化缓蚀剂中的应用，该氯化N-(9-蒽甲基)R-吡啶季铵盐在油井酸化施工中可防止酸液对金属设备和井下油管柱的腐蚀。
背景技术
酸化是碳酸盐岩油藏开发过程中油气井增产、注水井增注的有效技术措施之一，其原理是通过酸液(盐酸和土酸)对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复和提高地层孔隙和裂缝的渗透率。盐酸是一种典型的非氧化性酸，对金属管线设备及井下油管柱都有较强的腐蚀性，常发生地上酸化设备受损、井下油管柱严重腐蚀及脱扣掉油管等事故，严重影响了原油的正常生产。
缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中，防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。缓蚀剂由于具有用量少、施工工艺简便、不需要特殊的附加设备(如电化学保护)等优点而备受人们的喜爱。在酸化施工过程中，就是靠向酸液中添加酸化缓蚀剂而抑制酸液对井下管柱的腐蚀。
现有的缓蚀剂在高温条件下，特别是在120℃以上的高温条件下缓蚀效果明显减弱，亟需一种能在高温及强酸中抑制酸液对井下管柱的腐蚀的新产品。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处提供一种吡啶类化合物在作为酸化缓蚀剂中的应用，具体涉及氯化N-(9-蒽甲基)R-吡啶季铵盐在制备酸化缓蚀剂中的应用。
本发明另一的目的是提供一种具有酸化缓蚀作用的组合物。
本发明的目的是通过以下方式实现的：通式(I)化合物在制备酸化缓蚀剂中的应用；
式I
其中，R为H或甲基，n为1，2或3。
发明人经大量实验发现，通式(I)化合物即氯化N-(9-蒽甲基)R-吡啶季铵盐在氮原子上具有一个独立的电子对，按照缓蚀剂吸附理论，由于有大的供电子苯环，这个氮原子是一个活性基团，通过静电吸附和形成配价键等多种途径，被吸附在金属表面上。环上的烷基基团则为非极性基，分子之间的这些基团通过凝聚力等的作用，有可能组成一个憎水性的吸附层。它均匀地附着在钢样表面，起到把腐蚀介质和金属表面分开的作用，阻碍着阳极过程或阴极过程的进行。因此，通式(I)化合物可在制备酸化缓蚀剂中的应用。实验证明，该酸化缓蚀剂对不同温度盐酸对油井管线腐蚀有很好的缓蚀作用。
通式(I)化合物还可以加入多种辅料以组合物的形式施用。利用所述的化合物制备得到的酸化缓蚀剂包括以下组分：
通式(I)化合物1～50重量份、表面活性剂1～25重量份，溶剂30～70重量份。
该酸化缓蚀剂还包括不大于25重量份的丙炔醇和不大于50重量份的甲醛。
该酸化缓蚀剂采用的溶剂优选为甲醇、乙醇、异丙醇或其任意混合物，最优选异丙醇。
所述的表面活性剂优选乳化剂OP-10、乳化剂OP-8、吐温-20或吐温-80。
通式(I)化合物的制备方法包括以下步骤：将9-氯甲基蒽和吡啶或者吡啶衍生物在温度130～180℃条件下反应3～6小时；其中，R为H或甲基，n为1，2或3；反应式为：
所述的9-氯甲基蒽和吡啶或者吡啶衍生物的摩尔比优选1∶1～1.8。所述的吡啶衍生物优选2-甲基吡啶、4-甲基吡啶，2，3-二甲基吡啶，2，4-二甲基吡啶，2，5-二甲基吡啶，2，6-二甲基吡啶，3，4-二甲基吡啶，3，5-二甲基吡啶，2，4，6-三甲基吡啶或2，3，5-三甲基吡啶。
该酸化缓蚀剂应用时，使用温度不高于160℃，在酸液中加入酸液质量的1％～2％(wt)酸化缓蚀剂组合物，即可使腐蚀速率达到国家一级标准。
与现有技术比较本发明的有益效果：通式(I)所示的氯化N-(9-蒽甲基)R-吡啶季铵盐(其中，R为H或甲基，n为1，2或3)在高温浓盐酸中具有高缓蚀速率，缓蚀效果可高达99.9％，使高温浓盐酸中碳钢的腐蚀速率符合国家一级标准。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
将吡啶、9-氯甲基蒽，摩尔比1∶1，在160℃下反应3小时，制得氯化N-(9-蒽甲基)吡啶(化合物1)元素分析：C，78.55；H，5.27；Cl，11.59；N，4.58。
将氯化N-(9-蒽甲基)吡啶、丙炔醇、甲醛、OP-10按质量比为15∶2∶12∶5加入异丙醇中，异丙醇占总质量的66％，搅匀后得到缓蚀剂产品A。
实施例2
将2，4二甲基吡啶、9-氯甲基蒽，摩尔比1∶1.1，在130℃下反应5小时，制得氯化N-(9-蒽甲基)二甲基吡啶(化合物2)元素分析：C，79.15；H，6.04；Cl，10.62；N，4.20。
将氯化N-(9-蒽甲基)二甲基吡啶、丙炔醇、甲醛、吐温-20按质量比为20∶5∶15∶10加入异丙醇中，异丙醇占总质量的50％，搅匀后得到缓蚀剂产品B。
实施例3
将2，4，6三甲基吡啶、9-氯甲基蒽，摩尔比1∶1.5，在180℃下反应6小时，制得氯化N-(9-蒽甲基)三甲基吡啶(化合物3)元素分析：C，79.41；H，6.37；Cl，10.19；N，4.03。
将氯化N-(9-蒽甲基)三甲基吡啶、丙炔醇、甲醛、吐温-80按质量比为30∶8∶5∶15加入异丙醇中，异丙醇占总质量的42％，搅匀后得到缓蚀剂产品C。
实施例4
将2，3，5三甲基吡啶、9-氯甲基蒽，摩尔比1∶1.8，在150℃下反应6小时，制得氯化N-(9-蒽甲基)三甲基吡啶(化合物4)元素分析：C，79.41；H，6.37；Cl，10.19；N，4.03。
将氯化N-(9-蒽甲基)三甲基吡啶、吐温-80按质量比为50∶20加入乙醇中，乙醇占总质量的30％，搅匀后得到缓蚀剂产品D。
试验例：
为了检验本发明的缓蚀效果，取上述实施例1～4所得到的化合物及缓蚀剂产品，按照标准SY-T5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》对其缓蚀率进行测定。试验结果如表1所示：
表1
由上表可以看出，本发明缓蚀剂产品在高温条件下，缓蚀率都能达到国家标准三级指标，本发明所述的缓蚀剂对盐酸高温酸化的腐蚀有很好的缓蚀作用。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.通式（Ⅰ）化合物在制备酸化缓蚀剂中的应用；
式Ⅰ
其中，R为H或甲基，n为1，2或3。
2.一种利用权利要求1所述的化合物制备得到的酸化缓蚀剂，其特征在于该酸化缓蚀剂包括以下组分：
通式（Ⅰ）化合物 1~50重量份、表面活性剂1~25重量份，溶剂30~70重量份。
3.根据权利要求2所述的酸化缓蚀剂，其特征在于该酸化缓蚀剂还包括不大于25重量份
的丙炔醇和不大于50重量份的甲醛。
4.根据权利要求2所述的酸化缓蚀剂，其特征在于该酸化缓蚀剂采用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或其任意混合物。
5.根据权利要求4所述的酸化缓蚀剂，其特征在于该酸化缓蚀剂采用的溶剂为异丙醇。
6.根据权利要求2所述的酸化缓蚀剂，其特征在于所述的表面活性剂是：乳化剂OP-10 、乳化剂OP-8、吐温-20或吐温-80。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于通式（Ⅰ）化合物的制备方法包括以下步骤：将9-氯甲基蒽和吡啶或者吡啶衍生物在温度130~180℃条件下反应3~6小时；其中，R为H或甲基，n为1，2或3；结构式为：
8.根据权利要求7所述的应用，其特征是所述的9-氯甲基蒽和吡啶或者吡啶衍生物的摩尔比为1∶1~1.8。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征是所述的吡啶衍生物为2-甲基吡啶、4-甲基吡啶，2,3-二甲基吡啶，2,4-二甲基吡啶，2,5-二甲基吡啶，2,6-二甲基吡啶，3,4-二甲基吡啶，3,5-二甲基吡啶，2,4,6-三甲基吡啶或2,3,5-三甲基吡啶。
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