CN115820237B - 一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂及其制备方法，属于催化材料技术领域。本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，包括以下组分：改性咪唑啉衍生物20～50份，表面活性剂10～25份，乌洛托品3～10份，碘化物2～5份，丙炔醇6～10份和溶剂30～60份。本发明提供的改性咪唑啉衍生物中具有N、S、P、O等多个吸附基团，可以提高缓蚀剂与金属的结合力，从而降低CO2对金属的腐蚀，使其具有很好的缓蚀性能；通过加入表面活性剂可以与改性咪唑啉衍生物起到很好的协同效果，大幅度提高缓蚀率，降低缓蚀剂的用量，同时可以减少污染。实施例的结果显示，本发明提供的缓蚀剂能够使缓蚀率达到90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及油田化工技术领域，尤其涉及一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
当CO2的温度超过31.1℃、压力高于7.38MPa时，即进入超临界状态。目前国内外广泛利用超临界CO2对低渗透油气藏进行驱油、驱气。由于超临界CO2无表面张力、粘度小、扩散系数大，因此超临界CO2注入地层后，能进入各种微小的空隙中，驱替出空隙中的原油；同时超临界CO2的溶剂化能力很强，可以溶解井底周围地层中的重油和有机质，改善地层的流动状况。在CO2驱油工艺中，超临界CO2在井下与水形成混相流体。但是超临界CO2-水混相流体对各种金属设备和管道具有强烈的腐蚀，从而导致材料性能的恶化和设备的寿命减短，造成了巨大经济损失，另外，腐蚀还往往会导致人员伤亡以及严重的环境污染。据估计，如果防腐蚀技术得到充分地应用，腐蚀损失的30～40％可以被挽回。因此，加强腐蚀与防护的研究可为石油工业带来巨大的经济效益。目前，众多的CO2腐蚀控制技术大致可归为三类：耐蚀材料的选择、内壁涂层或衬里、加注缓蚀剂。国内外的实践经验表明，在这三类腐蚀控制技术中，缓蚀剂保护技术是一种经济有效而通用性强的金属腐蚀控制方法，其优点是用量少，加药设备简单，容易实施，多年来，一直作为抑制CO2腐蚀的一种主要技术手段。
然而，在二氧化碳驱油工艺中，常规CO2缓蚀剂的缓蚀性能都较差，虽然能够起到一定的缓蚀性能，但是并不是很理想，依然存在着CO2腐蚀的问题，随着油田开采的不断发展，常规的CO2缓蚀剂已经不能够满足技术要求。当前CO2腐蚀问题已经成为了制约二氧化碳驱油工艺推广实施的重要因素。
因此，提供一种缓蚀性能好的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂及其制备方法，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂具有很好的缓蚀性能，可以有效地抑制CO2的腐蚀。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，包括以下组分：改性咪唑啉衍生物20～50份，表面活性剂10～25份，乌洛托品3～10份，碘化物2～5份，丙炔醇6～10份和溶剂30～60份。
优选地，按质量份数计，所述用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括以下组分：改性咪唑啉衍生物30～40份，表面活性剂15～20份，乌洛托品5～10份，碘化物2～5份，丙炔醇8～10份和溶剂30～40份。
优选地，所述改性咪唑啉衍生物的制备方法包括以下步骤：
(1)将脂肪酸和有机胺混合后进行第一反应，得到第一混合物；
(2)将所述步骤(1)得到的第一混合物和二硫化碳混合后进行第二反应，然后加入甲醛溶液混合，得到第二混合物；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物和亚磷酸混合后进行第三反应，得到改性咪唑啉衍生物。
优选地，所述步骤(1)中的脂肪酸为月桂酸和/或油酸，有机胺为四乙烯五胺或多乙烯多胺。
优选地，所述步骤(1)中脂肪酸和有机胺的摩尔比为1：(1～1.1)。
优选地，所述步骤(1)中第一反应的温度为160～240℃，第一反应的时间为3～5h。
优选地，所述碘化物为碘化钾或碘化亚铜。
优选地，所述表面活性剂为OP-10、AEO-10、NP-10和TX-10中的至少一种。
优选地，所述溶剂为水和/或异丙醇。
本发明提供了上述技术方案所述用于二氧化碳驱油的缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将改性咪唑啉衍生物、表面活性剂、乌洛托品、碘化物、丙炔醇和溶剂混合，得到用于二氧化碳驱油的缓蚀剂。
本发明提供了一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，包括以下组分：改性咪唑啉衍生物20～50份，表面活性剂10～25份，乌洛托品3～10份，碘化物2～5份，丙炔醇6～10份和溶剂30～60份。本发明提供的改性咪唑啉衍生物中具有N、S、P、O等多个吸附基团，可以大幅度提高缓蚀剂与金属的结合力，从而降低CO2对金属的腐蚀，使其具有很好的缓蚀性能；通过加入表面活性剂可以与改性咪唑啉衍生物起到很好的协同效果，大幅度提高缓蚀率，降低缓蚀剂的用量，同时可以减少污染；通过加入乌洛托品和碘化物进行复配，可以起到协同作用，进一步提高缓蚀剂的缓蚀性能。实施例的结果显示，本发明提供的缓蚀剂能够使缓蚀率达到90％以上。
具体实施方式
本发明提供了一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，包括以下组分：改性咪唑啉衍生物20～50份，表面活性剂10～25份，乌洛托品3～10份，碘化物2～5份，丙炔醇6～10份和溶剂30～60份。
按质量份数计，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括改性咪唑啉衍生物20～50份，优选为25～45份，更优选为30～40份。本发明提供的改性咪唑啉衍生物中具有N、S、P、O等多个吸附基团，可以大幅度提高缓蚀剂与金属的结合力，从而降低CO2对金属的腐蚀，使其具有很好的缓蚀性能。
在本发明中，所述改性咪唑啉衍生物的制备方法优选包括以下步骤：
(1)将脂肪酸和有机胺混合后进行第一反应，得到第一混合物；
(2)将所述步骤(1)得到的第一混合物和二硫化碳混合后进行第二反应，然后加入甲醛溶液混合，得到第二混合物；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物和亚磷酸混合后进行第三反应，得到改性咪唑啉衍生物。
本发明优选将脂肪酸和有机胺混合后进行第一反应，得到第一混合物。
在本发明中，所述脂肪酸优选为月桂酸和/或油酸；所述有机胺优选为四乙烯五胺或多乙烯多胺。在本发明中，所述脂肪酸和有机胺的摩尔比优选为1：(1～1.1)。本发明通过控制脂肪酸和有机胺的用量，有利于使其完全反应，降低未反应物的含量，减少杂质。
在本发明中，所述第一反应的温度优选为160～240℃，更优选为170～230℃，进一步优选为180～210℃；所述第一反应的时间优选为3～5h，更优选为3.5～4.5h，进一步优选为3.5～4h。本发明通过控制反应的温度和时间，有利于促进反应的完全进行。
得到第一混合物后，本发明优选将所述第一混合物和二硫化碳混合后进行第二反应，然后加入甲醛溶液混合，得到第二混合物。
在本发明中，所述脂肪酸和二硫化碳的摩尔比优选为1：1。本发明通过控制二硫化碳的用量，有利于各组分反应完全。
在本发明中，所述第二反应的温度优选为40～70℃，更优选为50～60℃；所述第二反应的时间优选为2～4h，更优选为2.5～3.5h，进一步优选为2.5～3h。本发明通过控制反应的温度和时间，有利于促进反应的完全进行。
在本发明中，所述甲醛溶液的加入方式优选为搅拌。本发明对所述搅拌的速率没有特殊的限定，根据本领域技术人员的技术常识确定即可。本发明对所述搅拌的时间没有特殊的限定，直至不在放热即可。
在本发明中，所述甲醛溶液的质量浓度优选为10～30％，更优选为15～25％，进一步优选为20％。在本发明中，所述脂肪酸和甲醛溶液中甲醛的摩尔比优选为1：(1～2)，更优选为1：(1.2～1.8)，进一步优选为1：(1.3～1.6)。本发明通过控制甲醛的用量可以使其尽可能的参与反应，降低残留甲醛的含量。
得到第二混合物后，本发明将所述第二混合物和亚磷酸混合后进行第三反应，得到改性咪唑啉衍生物。
在本发明中，所述脂肪酸和亚磷酸的摩尔比优选为1：(0.5～2)，更优选为1：(0.8～1.8)，进一步优选为1：(1～1.5)。本发明通过控制亚磷酸的用量可以提高改性咪唑啉衍生物的产率同时降低残留亚磷酸的含量。
按改性咪唑啉衍生物的质量份数为20～50份计，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括表面活性剂10～25份，优选为15～20份。在本发明中，所述表面活性剂优选为OP-10、AEO-10、NP-10和TX-10中的至少一种，更优选为OP-10、AEO-10和NP-10中的至少一种。本发明通过加入表面活性剂可以与改性咪唑啉衍生物起到很好的协同效果，可以大幅度提高缓蚀率，降低缓蚀剂的用量，同时可以减少污染。
按改性咪唑啉衍生物的质量份数为20～50份计，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括乌洛托品3～10份，优选为5～10份，更优选为5～8份。本发明通过加入乌洛托品可以提高缓蚀剂的缓蚀性能，同时和碘化物进行复配，可以起到协同作用，进一步提高缓蚀剂的缓蚀性能。
按改性咪唑啉衍生物的质量份数为20～50份计，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括碘化物2～5份，优选为3～4份。在本发明中，所述碘化物优选为碘化钾或碘化亚铜。本发明通过加入碘化物可以和乌洛托品起到协同作用，进一步提高缓蚀剂的缓蚀性能。
按改性咪唑啉衍生物的质量份数为20～50份计，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括丙炔醇6～10份，优选为8～10份。本发明通过加入少量的丙炔醇，可以进一步提高缓蚀剂的缓蚀性能。
按改性咪唑啉衍生物的质量份数为20～50份计，本发明提供的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂包括溶剂30～60份，优选为35～55份，更优选为40～50份，进一步优选为45～50份。在本发明中，所述溶剂优选为水和/或异丙醇，更优选为水和异丙醇。在本发明中，所述溶剂为水和异丙醇时，水和异丙醇的质量比优选为1：(1～4)，更优选为1：(2～3)。本发明采用上述溶剂，可以使各组分充分混合。
本发明对各组分的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
本发明提供的改性咪唑啉衍生物中具有N、S、P、O等多个吸附基团，可以大幅度提高缓蚀剂与金属的结合力，从而降低CO2对金属的腐蚀，使其具有很好的缓蚀性能；通过加入表面活性剂可以与改性咪唑啉衍生物起到很好的协同效果，可以大幅度提高缓蚀率，降低缓蚀剂的用量，同时可以减少污染；通过加入乌洛托品和碘化物进行复配，可以起到协同作用，进一步提高缓蚀剂的缓蚀性能。
本发明还提供了上述技术方案所述用于二氧化碳驱油的缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将改性咪唑啉衍生物、表面活性剂、乌洛托品、碘化物、丙炔醇和溶剂混合，得到用于二氧化碳驱油的缓蚀剂。
本发明对所述混合的方式没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。本发明提供的制备方法简单，适用于工业生产。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，由以下组分组成：改性咪唑啉衍生物40份，表面活性剂15份，乌洛托品5份，碘化物3份，丙炔醇6份和溶剂40份；
所述表面活性剂为OP-10；
所述碘化物为碘化亚铜；
所述溶剂水和异丙醇，水和异丙醇的质量比为1：3；
所述改性咪唑啉衍生物的制备方法由以下步骤组成：
(1)将油酸和四乙烯五胺混合后进行第一反应，得到第一混合物；所述油酸和四乙烯五胺的摩尔比为1：1.1；所述第一反应的温度为180℃，第一反应的时间为4.5h；
(2)将所述步骤(1)得到的第一混合物冷却至50℃后和二硫化碳混合后进行第二反应，然后加入甲醛溶液搅拌混合直至不在放热，得到第二混合物；所述脂肪酸和二硫化碳的摩尔比为1：1；所述第二反应的温度为60℃；所述第二反应的时间为3h；所述甲醛溶液的质量浓度为20％，所述脂肪酸和甲醛溶液中甲醛的摩尔比为1：1.5；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物和亚磷酸混合后进行第三反应，得到改性咪唑啉衍生物；所述脂肪酸和亚磷酸的摩尔比为1：1.2；
所述用于二氧化碳驱油的缓蚀剂的制备方法，其步骤为：将改性咪唑啉衍生物、表面活性剂、乌洛托品、碘化物、丙炔醇和溶剂混合，得到用于二氧化碳驱油的缓蚀剂。
实施例2
一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，由以下组分组成：改性咪唑啉衍生物42份，表面活性剂20份，乌洛托品3份，碘化物2份，丙炔醇6份和溶剂45份；
所述表面活性剂为AEO-10；
所述溶剂水和异丙醇，水和异丙醇的质量比为1：4；
其他条件和实施例1相同。
实施例3
一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，由以下组分组成：改性咪唑啉衍生物30份，表面活性剂10份，乌洛托品6份，碘化物3份，丙炔醇8份和溶剂50份；
所述表面活性剂为OP-10；
所述碘化物为碘化钾；
所述溶剂水和异丙醇，水和异丙醇的质量比优选为1：4；
其他条件和实施例1相同。
实施例4
一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，由以下组分组成：改性咪唑啉衍生物20份，表面活性剂15份，乌洛托品6份，碘化物2份，丙炔醇10份和溶剂50份；
所述表面活性剂为NP-10；
所述碘化物为碘化钾；
所述溶剂水和异丙醇，水和异丙醇的质量比为1：1；
其他条件和实施例1相同。
实施例5
一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，由以下组分组成：改性咪唑啉衍生物40份，表面活性剂10份，乌洛托品8份，碘化物4份，丙炔醇6份和溶剂55份；
所述表面活性剂为OP-10；
所述碘化物为碘化钾；
所述溶剂水和异丙醇，水和异丙醇的质量比为1：1；
其他条件和实施例1相同。
对实施例1～5制备得到的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂的缓蚀性能进行测试，其测试方法为：采用电化学测试方法进行测定，实验所用材质为N80碳钢；电化学测试样为圆柱电极，工作面积为0.636cm2，非工作面积以环氧树脂封涂，室温固化24小时。测试前，工作面依次用600#、1000#氧化铝砂纸打磨，再经金相砂纸打磨至表面光亮，然后用丙酮、无水乙醇擦拭。试验使用CS-300恒电位仪，采用三电极体系，以N80钢电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，电位扫描范围为-0.2V～+0.2V，扫描速度为0.5mV/s。测试体系为：24.6g/LNaCl，217mg/LNaHCO3的饱和CO2体系，pH值为5.5。试验结果如表1所示：
表1实施例1～5制备得到的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂的缓蚀性能
| 实施例 | 浓度(ppm) | 腐蚀速率(mm/a) | 缓蚀率(％) |
| 实施例1 | 30 | 0.111 | 91.3 |
| 实施例2 | 30 | 0.097 | 92.4 |
| 实施例3 | 30 | 0.092 | 92.8 |
| 实施例4 | 30 | 0.106 | 91.7 |
| 实施例5 | 30 | 0.088 | 93.1 |
| 空白组 | 0 | 1.275 |
由表1可以看出，本发明制备的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂具有很好的缓蚀性能，能够大幅度降低二氧化碳对于金属的腐蚀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，按质量份数计，包括以下组分：改性咪唑啉衍生物30～40份，表面活性剂15～20份，乌洛托品5～10份，碘化物2～5份，丙炔醇8～10份和溶剂30～40份；
所述碘化物为碘化钾或碘化亚铜；所述表面活性剂为OP-10、AEO-10、NP-10和TX-10中的至少一种；所述溶剂为水和/或异丙醇。
2.根据权利要求1所述的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，其特征在于，所述改性咪唑啉衍生物的制备方法包括以下步骤：
(1)将脂肪酸和有机胺混合后进行第一反应，得到第一混合物；
(2)将所述步骤(1)得到的第一混合物和二硫化碳混合后进行第二反应，然后加入甲醛溶液混合，得到第二混合物；
(3)将所述步骤(2)得到的第二混合物和亚磷酸混合后进行第三反应，得到改性咪唑啉衍生物。
3.根据权利要求2所述的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，其特征在于，所述步骤(1)中的脂肪酸为月桂酸和/或油酸，有机胺为四乙烯五胺或多乙烯多胺。
4.根据权利要求2所述的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，其特征在于，所述步骤(1)中脂肪酸和有机胺的摩尔比为1：(1～1.1)。
5.根据权利要求2所述的用于二氧化碳驱油的缓蚀剂，其特征在于，所述步骤(1)中第一反应的温度为160～240℃，第一反应的时间为3～5h。
6.权利要求1～5任意一项所述用于二氧化碳驱油的缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将改性咪唑啉衍生物、表面活性剂、乌洛托品、碘化物、丙炔醇和溶剂混合，得到用于二氧化碳驱油的缓蚀剂。
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