CN104212428B - 一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法及其应用 - Google Patents

一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法及其应用，该制备方法包括以下步骤：通过曼尼希碱反应制备醛酮胺缩合物，对醛酮胺缩合物进行减压蒸馏提纯处理；将提纯后的醛酮胺缩合物加入反应容器中，然后在常压下向反应容器中加入以下反应物：三乙醇胺、3‑甲基‑1‑戊炔‑3‑醇、平平加O‑25、烷基酚聚氧乙烯醚OP‑10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋。该制备方法生产出来的缓蚀剂在盐酸、土酸和乙醇溶液中分散性好、有较好表面活性、结焦少、凝固点低，能适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工。

Description

一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及油气井增产作业用化学品技术领域，特别涉及一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法及其应用。
背景技术
随着油田开发的不断深入，新投入开发区块打井增多，油井开采过程中，需要通过酸化提高采收率，酸的注入造成油井管材和井下金属设备的腐蚀，造成很大的经济损失。因此在油井酸化中，尤其是高温深井和超深井进行浓盐酸大酸量深井酸化中，重要的任务是解决高温酸化液对油井管材和井下金属设备的腐蚀防护问题。
近年来，酸化逐步向高温深井发展，在酸化液中，高温对酸化液中的缓蚀剂破坏严重，缓蚀效果极剧下降，原有的缓蚀剂不能满足高温酸化的需求。目前国内常用的抗高温酸化缓蚀剂在高温下存在易结焦、分层、溶解分散性不够稳定等缺点，既保护不了油井管材和井下金属设备，又会造成地层的伤害。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种在盐酸、土酸和乙醇溶液中分散性好、有较好表面活性、结焦少、凝固点低，能适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工的适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法及其应用。
本发明提供的一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法，包括以下步骤：
步骤1：通过曼尼希碱反应制备醛酮胺缩合物；反应物的组成成分如下：以物质的量比计算，1摩尔比的松香胺、2～4摩尔比的多聚甲醛、2～3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮；
步骤2：对所述醛酮胺缩合物进行减压蒸馏提纯处理；
步骤3：将提纯后的所述醛酮胺缩合物加入反应容器中，然后在常压下向反应容器中加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋；
其中，所述反应物的质量分数为：醛酮胺缩合物：15％～40％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：1％～10％、三乙醇胺：2％～5％、平平加O-25：5％～15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、碘化钾：5％～8％、二甲基甲酰胺：20％～30％，三氯化铋：3％～5％，其余为甲醇。
作为优选，所述步骤1中的曼尼希碱反应过程在搪瓷反应釜中进行；所述步骤3中的反应容器为搪瓷反应釜；
所述搪瓷反应釜具有搅拌、加热、冷却及抽真空的功能；
所述曼尼希碱反应过程加入盐酸作为催化剂；
所述步骤1中的松香胺和甲醇一起加入到搪瓷反应釜中。
作为优选，所述步骤1中的曼尼希碱反应过程为：
首先，将2～4摩尔比的多聚甲醛、2～3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到100～110℃，加入盐酸作为反应的催化剂，所述盐酸的加入量为所述松香胺总量的1％～2％；所述盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；
然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到所述搪瓷反应釜中，反应14～18小时后完成。
作为优选，所述步骤2中的减压蒸馏提纯处理在蒸馏塔中进行。
作为优选，所述步骤3中反应过程为：
首先，加入甲醇，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；
然后，加入剩余甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；
最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的所述反应产物为适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
本发明提供的一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法能够制备出适用于120℃～140℃高温酸化曼尼希碱缓蚀剂，特别适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工。同时，该制备方法工艺简单，无须特殊设备，降低了生产成本。
本发明提供的一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂是按照所述缓蚀剂制备方法生产出来的；
所述缓蚀剂适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工。
本发明提供的适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂是按上述方法生产出来的缓蚀剂，该缓蚀剂的缓蚀率≥97％，在盐酸、土酸和乙醇溶液中分散性好，有较好表面活性，结焦少，凝固点低，使得油井管材和井下金属设备在高温酸化液中的腐蚀速率低于行业的一级品标准。
附图说明
图1为本发明实施例提供的适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
参见附图1，本发明提供的一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法，包括以下步骤：
步骤1：通过曼尼希碱反应制备醛酮胺缩合物；反应物的组成成分如下：以物质的量比计算，1摩尔比的松香胺、2～4摩尔比的多聚甲醛、2～3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮；
步骤2：对所述醛酮胺缩合物进行减压蒸馏提纯处理；
步骤3：将提纯后的所述醛酮胺缩合物加入反应容器中，然后在常压下向反应容器中加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋；
其中，反应物的质量分数为：醛酮胺缩合物：15％～40％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：1％～10％、三乙醇胺：2％～5％、平平加O-25：5％～15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、碘化钾：5％～8％、二甲基甲酰胺：20％～30％，三氯化铋：3％～5％，其余为甲醇。
作为优选，步骤1中的曼尼希碱反应过程在搪瓷反应釜中进行；步骤3中的反应容器为搪瓷反应釜；搪瓷反应釜具有搅拌、加热、冷却及抽真空的功能；曼尼希碱反应过程加入盐酸作为催化剂；步骤1中的松香胺和甲醇一起加入到搪瓷反应釜中。
作为优选，步骤1中的曼尼希碱反应过程为：首先，将2～4摩尔比的多聚甲醛、2～3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到100～110℃，加入盐酸作为反应的催化剂，盐酸的加入量为松香胺总量的1％～2％；盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到搪瓷反应釜中，反应14～18小时后完成。
作为优选，步骤2中的减压蒸馏提纯处理在蒸馏塔中进行。
作为优选，步骤3中反应过程为：首先，加入需加入量一半的甲醇，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；然后，加入需加入量剩余一半的甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的反应产物为适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
本发明提供的一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂是按照缓蚀剂制备方法生产出来的；该缓蚀剂适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工；缓蚀剂的缓蚀率≥97％。
实施例1
按物质的量比计算，将2摩尔比的多聚甲醛、2摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到100℃，加入盐酸作为反应的催化剂，盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到搪瓷反应釜中，反应16小时后生成醛酮胺缩合物。然后将生成的醛酮胺缩合物加入到蒸馏塔中进行减压蒸馏提纯处理。
将提纯后的醛酮胺缩合物加入到搪瓷反应釜中，控制搪瓷反应釜内的压力为常压，再向搪瓷反应釜内加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋。其中，各个反应物的质量百分比为：醛酮胺缩合物：25％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：5％、三乙醇胺：2％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、平平加O-25：5％、二甲基甲酰胺：30％、碘化钾：5％、、三氯化铋：3％、甲醇：20％。添加反应物时，先加入需加入量一半的甲醇，同时将其他反应物加入到搪瓷反应釜中，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；然后，加入需加入量剩余一半的甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的反应产物为适用于120℃高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
通过性能测试实验对生成的曼尼希碱缓蚀剂进行测试，将总量为酸液重量的2％的曼尼希碱缓蚀剂加入到120℃的质量分数为20％的浓盐酸中，然后将N80钢管置于上述盐酸中，检测结果显示为，钢管的腐蚀速度为16.51g/m2*h，缓蚀率为99.18％。根据标准SY/T5405一级品要求的规定，120℃高温酸液中的腐蚀速度为：20～30g/m2*h，因此该缓蚀剂达到一级品要求。
实施例2
按物质的量比计算，将4摩尔比的多聚甲醛、3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到110℃，加入盐酸作为反应的催化剂，盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到搪瓷反应釜中，反应16小时后生成醛酮胺缩合物。然后将生成的醛酮胺缩合物加入到蒸馏塔中进行减压蒸馏提纯处理。
将提纯后的醛酮胺缩合物加入到搪瓷反应釜中，控制搪瓷反应釜内的压力为常压，再向搪瓷反应釜内加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋。其中，各个反应物的质量百分比为：醛酮胺缩合物：35％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：5％、三乙醇胺：2％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、平平加O-25：5％、二甲基甲酰胺：30％、碘化钾：5％、三氯化铋：3％、甲醇：10％。添加反应物时，先加入需加入量一半的甲醇，同时将其他反应物加入到搪瓷反应釜中，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；然后，加入需加入量剩余一半的甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的反应产物为适用于120℃高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
通过性能测试实验对生成的曼尼希碱缓蚀剂进行测试，将总量为酸液重量的2％的曼尼希碱缓蚀剂加入到120℃的质量分数为20％的浓盐酸中，然后将N80钢管置于上述盐酸中，检测结果显示为，钢管的腐蚀速度为15.43g/m2*h，缓蚀率为99.24％。根据标准SY/T5405一级品要求的规定，120℃高温酸液中的腐蚀速度为：20～30g/m2*h，因此该缓蚀剂达到一级品要求。
实施例3
按物质的量比计算，将4摩尔比的多聚甲醛、3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到110℃，加入盐酸作为反应的催化剂，盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到搪瓷反应釜中，反应17小时后生成醛酮胺缩合物。然后将生成的醛酮胺缩合物加入到蒸馏塔中进行减压蒸馏提纯处理。
将提纯后的醛酮胺缩合物加入到搪瓷反应釜中，控制搪瓷反应釜内的压力为常压，再向搪瓷反应釜内加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋。其中，各个反应物的质量百分比为：醛酮胺缩合物：35％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：5％、三乙醇胺：2％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、平平加O-25：5％、二甲基甲酰胺：20％、碘化钾：5％、三氯化铋：3％、甲醇：20％。添加反应物时，先加入需加入量一半的甲醇，同时将其他反应物加入到搪瓷反应釜中，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；然后，加入需加入量剩余一半的甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的反应产物为适用于130℃高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
通过性能测试实验对生成的曼尼希碱缓蚀剂进行测试，将总量为酸液重量的2％的曼尼希碱缓蚀剂加入到130℃的质量分数为20％的浓盐酸中，然后将N80钢管置于上述盐酸中，检测结果显示为，钢管的腐蚀速度为28.57g/m2*h，缓蚀率为98.59％。根据标准SY/T5405一级品要求的规定，130℃高温酸液中的腐蚀速度为：20～30g/m2*h，因此该缓蚀剂达到一级品要求。
实施例4
按物质的量比计算，将2摩尔比的多聚甲醛、2摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到100℃，加入盐酸作为反应的催化剂，盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到搪瓷反应釜中，反应15小时后生成醛酮胺缩合物。然后将生成的醛酮胺缩合物加入到蒸馏塔中进行减压蒸馏提纯处理。
将提纯后的醛酮胺缩合物加入到搪瓷反应釜中，控制搪瓷反应釜内的压力为常压，再向搪瓷反应釜内加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋。其中，各个反应物的质量百分比为：醛酮胺缩合物：40％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：5％、三乙醇胺：2％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、平平加O-25：5％、二甲基甲酰胺：20％、碘化钾：5％、三氯化铋：3％、甲醇：15％。添加反应物时，先加入需加入量一半的甲醇，同时将其他反应物加入到搪瓷反应釜中，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；然后，加入需加入量剩余一半的甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的反应产物为适用于140℃高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
通过性能测试实验对生成的曼尼希碱缓蚀剂进行测试，将总量为酸液重量的2％的曼尼希碱缓蚀剂加入到140℃的质量分数为20％的浓盐酸中，然后将N80钢管置于上述盐酸中，检测结果显示为，钢管的腐蚀速度为49.91g/m2*h，缓蚀率为97.72％。根据标准SY/T5405一级品要求的规定，140℃高温酸液中的腐蚀速度为：40～50g/m2*h，因此该缓蚀剂达到一级品要求。
实施例5
按物质的量比计算，将2摩尔比的多聚甲醛、2摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入搪瓷反应釜，缓慢升温到100℃，加入盐酸作为反应的催化剂，盐酸将反应物混合液的PH值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到搪瓷反应釜中，反应15小时后生成醛酮胺缩合物。然后将生成的醛酮胺缩合物加入到蒸馏塔中进行减压蒸馏提纯处理。
将提纯后的醛酮胺缩合物加入到搪瓷反应釜中，控制搪瓷反应釜内的压力为常压，再向搪瓷反应釜内加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋。其中，各个反应物的质量百分比为：醛酮胺缩合物：40％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：5％、三乙醇胺：2％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、平平加O-25：5％、二甲基甲酰胺：25％、碘化钾：5％、三氯化铋：3％、甲醇：10％。添加反应物时，先加入需加入量一半的甲醇，同时将其他反应物加入到搪瓷反应釜中，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；然后，加入需加入量剩余一半的甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的反应产物为适用于140℃高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
通过性能测试实验对生成的曼尼希碱缓蚀剂进行测试，将总量为酸液重量的2％的曼尼希碱缓蚀剂加入到140℃的质量分数为20％的浓盐酸中，然后将N80钢管置于上述盐酸中，检测结果显示为，钢管的腐蚀速度为48.14g/m2*h，缓蚀率为97.62％。根据标准SY/T5405一级品要求的规定，140℃高温酸液中的腐蚀速度为：40～50g/m2*h，因此该缓蚀剂达到一级品要求。
通过以上实施例可以知道，本发明提供的一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法能够制备出适用于120℃～140℃高温酸化曼尼希碱缓蚀剂，特别适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工。同时，该制备方法工艺简单，无须特殊设备，降低了生产成本。
本发明提供的适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂是按上述方法生产出来的缓蚀剂，该缓蚀剂的缓蚀率≥97％，在盐酸、土酸和乙醇溶液中分散性好，有较好表面活性，结焦少，凝固点低，使得油井管材和井下金属设备在高温酸化液中的腐蚀速率低于行业的一级品标准，有效的保护了油井管材和井下金属设备，同时又不会对地层造成伤害。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过曼尼希碱反应制备醛酮胺缩合物；反应物的组成成分如下：以物质的量比计算，1摩尔比的松香胺、2～4摩尔比的多聚甲醛、2～3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮；所述步骤1中的曼尼希碱反应过程在搪瓷反应釜中进行；所述曼尼希碱反应过程为：首先，将2～4摩尔比的多聚甲醛、2～3摩尔比的苯乙酮和2,4-戊二酮加入所述搪瓷反应釜，缓慢升温到100～110℃，加入盐酸作为反应的催化剂，所述盐酸的加入量为所述松香胺总量的1％～2％；所述盐酸将反应物混合液的pH 值调节到3；然后，将1摩尔比的松香胺同甲醇一起加入到所述搪瓷反应釜中，反应14～18小时后完成；
步骤2：对所述醛酮胺缩合物进行减压蒸馏提纯处理；
步骤3：将提纯后的所述醛酮胺缩合物加入反应容器中，然后在常压下向反应容器中加入以下反应物：三乙醇胺、3-甲基-1-戊炔-3-醇、平平加O-25、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、碘化钾、甲醇、二甲基甲酰胺及三氯化铋；
其中，所述反应物的质量分数为：醛酮胺缩合物：15％～40％、3-甲基-1-戊炔-3-醇：1％～10％、三乙醇胺：2％～5％、平平加O-25：5％～15％、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10：5％、碘化钾：5％～8％、二甲基甲酰胺：20％～30％，三氯化铋：3％～5％，其余为甲醇。
2.根据权利要求1所述的缓蚀剂制备方法，其特征在于：
所述步骤3中的反应容器为搪瓷反应釜；
所述搪瓷反应釜具有搅拌、加热、冷却及抽真空的功能；
所述曼尼希碱反应过程加入盐酸作为催化剂；
所述步骤1中的松香胺和甲醇一起加入到搪瓷反应釜中。
3.根据权利要求1所述的缓蚀剂制备方法，其特征在于：
所述步骤2中的减压蒸馏提纯处理在蒸馏塔中进行。
4.根据权利要求1所述的缓蚀剂制备方法，其特征在于：
所述步骤3中反应过程为：
首先，加入甲醇，使得醛酮胺缩合物及其他反应物充分溶解，加热至50℃后搅拌30分钟；
然后，加入剩余甲醇，使得反应物达到所需浓度，搅拌30分钟后停止加热；
最后，通过室温冷却，在冷却过程中不断搅拌反应产物，冷却至常温时，得到的所述反应产物为适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂。
5.一种适合高温酸化的曼尼希碱缓蚀剂的应用，其特征在于：
所述缓蚀剂是按照权利要求1～4任一项所述的缓蚀剂制备方法生产出来；
所述缓蚀剂适用于120℃～140℃深井、15％～28％浓盐酸或土酸酸化油气井增产作业施工。
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