一种缓蚀剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种缓蚀剂及其制备方法。以重量百分比计，该缓蚀剂包括：曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％。该缓蚀剂的制备方法为：在三口烧瓶中加入N‑甲基苯胺并加热至80℃，用浓盐酸调节pH值到2；将烧瓶加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮，加热至150℃；向烧瓶中加入甲醛、苯甲醛，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱；以重量百分比计，将曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％进行复配，得到缓蚀剂。该缓蚀剂可适用于180℃的高温。在缓蚀剂浓度为100ppm时，N80铁片在180℃下的塔河油田地层水腐蚀6小时后，缓蚀剂的缓蚀率为90.04％。

权利要求

1.一种缓蚀剂，以重量百分比计，该缓蚀剂包括：曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％；

其中，所述曼尼希碱由N-甲基苯胺1重量份、丙酮1重量份、甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份制成；

其中，所述曼尼希碱的制备方法包括以下步骤：(1)在三口烧瓶中加入N-甲基苯胺1重量份并加热至80℃，用浓盐酸调节pH值到2；

(2)将溶液加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮1重量份，加热至150℃；

(3)向烧瓶中加入甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱；

其中，所述曼尼希碱的制备方法还包括以下步骤：(1)将回流后的三口烧瓶冷却至室温，将其中的所有物质倒入烧杯中；

(2)将烧杯边搅拌边加热至180℃，在180℃下恒温3min；

(3)将烧杯中的物质倒入三口烧瓶中，在180℃下恒温回流1小时，得到提纯后的曼尼希碱。

2.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述该缓蚀剂包括：曼尼希碱65％，磷酸酯15％，异丙醇10％，钼酸钠10％。

3.根据权利要求1或2所述的缓蚀剂，其特征在于，所述曼尼希碱的制备均在回流下进行。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在三口烧瓶中加入N-甲基苯胺1重量份并加热至80℃，用浓盐酸调节pH值到2；

(2)将烧瓶加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮1重量份，加热至150℃；

(3)向烧瓶中加入甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱；

(4)以重量百分比计，将曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠

10～20％进行复配，得到缓蚀剂。

5.根据权利要求4所述的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，以重量百分比计，将曼尼希碱65％，磷酸酯15％，异丙醇10％，钼酸钠10％复配，得到缓蚀剂。

6.根据权利要求4或5所述的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)后还包括曼尼希碱的提纯。

7.根据权利要求6所述的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述曼尼希碱的提纯包括以下步骤：(1)将回流后的三口烧瓶冷却至室温，将其中的所有物质倒入烧杯中；

(2)将烧杯边搅拌边加热至180℃，在180℃下恒温3min；

(3)将烧杯中的物质倒入三口烧瓶中，在180℃下恒温回流1小时，得到提纯后的曼尼希碱。

说明书

一种缓蚀剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种水溶性缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 超深高温油气资源的开采一直是世界性难题，开采成本高，经济效益低，若油气资源中伴有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，油气井管柱，集输线路都将面临严重的腐蚀问题。

[0003] 目前解决腐蚀问题的思路主要有两条，一是改变油气井管柱材质使其耐腐蚀、或内衬防腐管材；二是使用缓蚀剂。在实际应用过程中，耐腐蚀管材仍然会出现点蚀、坑蚀，强度在安全使用年限内就已不能满足生产需要。缓蚀剂虽普遍应用，但是在高矿化度环境中又抗高温的缓蚀剂仍然凤毛麟角，目前国内的缓蚀剂最高抗温150℃，已难以满足元坝、塔河等高温油气井的缓蚀需求。因此，为了保证油井管柱的强度能够正常满足生产需求，急需发明一种适用于180℃以上高温的水溶性高温缓蚀剂。

发明内容

[0004] 为了解决超深超高温油气资源开采中油气井管柱的腐蚀问题，本发明提供一种水溶性高温缓蚀剂，通过将由N-甲基苯胺、丙酮、甲醛、苯甲醛、浓盐酸制得的曼尼希碱与磷酸酯、异丙醇、钼酸钠复配，得到的缓蚀剂适用于180℃以上的高温，从而对超深超高温油气井金属管柱进行保护。

[0005] 具体来说，本发明采用的第一技术方案为，一种缓蚀剂，以重量百分比计，该高温缓蚀剂包括：曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％，优选地，该缓蚀剂包括：曼尼希碱65％，磷酸酯15％，异丙醇10％，钼酸钠10％。

[0006] 前述的缓蚀剂，所述曼尼希碱由N-甲基苯胺1重量份、丙酮1重量份、甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份制成。

[0007] 前述的缓蚀剂，所述曼尼希碱的制备方法包括以下步骤：

[0008] (1)在三口烧瓶中加入N-甲基苯胺1重量份并加热至80℃，用浓盐酸调节pH值到2；

[0009] (2)将烧瓶加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮1重量份，加热至150℃；

[0010] (3)向烧瓶中加入甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱。

[0011] 优选地，所述曼尼希碱的制备均在回流下进行。

[0012] 前述的缓蚀剂，所述曼尼希碱的制备方法还包括以下步骤：

[0013] (1)将回流后的三口烧瓶冷却至室温，将其中的所有物质倒入烧杯中；

[0014] (2)将烧杯边搅拌边加热至180℃，在180℃下恒温3min；

[0015] (3)将烧杯中的物质倒入三口烧瓶中，在180℃下恒温回流1小时，得到提纯后的曼尼希碱。

[0016] 本发明采用的第二技术方案为，一种缓蚀剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

[0017] (1)在三口烧瓶中加入N-甲基苯胺1重量份并加热至80℃，用浓盐酸调节pH值到2；

[0018] (2)将溶液加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮1重量份，加热至150℃；

[0019] (3)向烧瓶中加入甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱；

[0020] (4)以重量百分比计，将曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％进行复配，得到适用于180℃高温的缓蚀剂；优选地，将曼尼希碱65％，磷酸酯15％，异丙醇10％，钼酸钠10％复配，得到缓蚀剂。

[0021] 前述的缓蚀剂的制备方法，所述步骤(3)后还包括曼尼希碱的提纯。

[0022] 前述的缓蚀剂的制备方法，所述曼尼希碱的提纯包括以下步骤：

[0023] (1)将回流后的三口烧瓶冷却至室温，将其中的所有物质倒入烧杯中；

[0024] (2)将烧杯边搅拌边加热，在180℃下恒温3min；

[0025] (3)将烧杯中的物质倒入三口烧瓶中，在180℃下恒温回流1小时，得到提纯后的曼尼希碱。

[0026] 本发明针对超深高温油气资源开采中油气井管柱腐蚀严重的问题，提出了一种缓蚀剂及其制备方法，通过制备曼尼希碱并对其进行提纯，进而与磷酸酯、异丙醇、钼酸钠复配，得到的缓蚀剂可在180℃以上的高温使用，进而达到控制高温油气井的管柱腐蚀的目的。

具体实施方式

[0027] 为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置，所用化合物原料均为本领域常规市售的分析纯化合物。

[0028] 一方面，本发明提供了一种缓蚀剂，以重量百分比计，该缓蚀剂包括：曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％。

[0029] 优选地，本发明的缓蚀剂，以重量百分比计，包括：曼尼希碱65％，磷酸酯15％，异丙醇10％，钼酸钠10％。

[0030] 其中，磷酸酯、异丙醇和钼酸钠主要用于预防和控制高温点蚀、坑蚀。

[0031] 本发明所用的曼尼希碱由N-甲基苯胺1重量份、丙酮1重量份、甲醛0.5重量份和苯甲醛0.5重量份制成。

[0032] 具体地，所述曼尼希碱的制备方法包括以下步骤：

[0033] (1)在三口烧瓶中加入N-甲基苯胺1重量份，并用电加热套加热至80℃，用浓盐酸调节pH值到2；除调节pH值外，浓盐酸也起到了催化剂的作用；

[0034] (2)将烧瓶加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮1重量份，加热至150℃；

[0035] (3)向烧瓶中加入0.5重量份甲醛和苯甲醛0.5重量份，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱；

[0036] 其中，上述步骤均在冷凝管回流下进行，步骤(1)和(2)采用冷凝管回流，一方面可以保持烧瓶内温度恒定，另一方面可以防止烧瓶内组分挥发。

[0037] 优选地，所述曼尼希碱的制备方法还包括以下提纯步骤：

[0038] (1)将回流后的三口烧瓶冷却至室温，挥发掉未反应的轻组分，然后将其中的所有物质倒入烧杯中；

[0039] (2)将搅拌磁子放入烧杯中，边搅拌边加热至180℃，使烧杯在180℃下恒温3min，闪蒸去除低温组分；

[0040] (3)将烧杯中的物质倒入三口烧瓶中，在180℃下恒温回流1小时，得到提纯后的曼尼希碱。

[0041] 另一方面，本发明还提供一种缓蚀剂的制备方法，该制备方法为，以重量百分比计，将上述方法制备得到的曼尼希碱50～70％，磷酸酯10～20％，异丙醇10～20％，钼酸钠10～20％进行复配，得到缓蚀剂；优选地，将曼尼希碱65％，磷酸酯15％，异丙醇10％，钼酸钠10％复配，得到缓蚀剂。

[0042] 上述的复配方法采用本领域常规的复配方法。

[0043] 本发明的缓蚀剂可适用于180℃以上的高温，解决了现有的油气井管柱腐蚀严重的难题。

[0044] 采用本发明的缓蚀剂，在180℃高温塔河油田地层水环境中，加量为100ppm时，对N80材质铁片的腐蚀速率为0.0179mm/a，缓蚀率为90.04％。

[0045] 下面，举出实施例对本发明进一步描述，但本发明并不限于下述的实施例。

[0046] 实施例

[0047] 首先对实施例中所用原料进行说明：

[0048]原料 纯度 生产厂家
N-甲基苯胺 分析纯 南京金龙化工有限公司
丙酮 分析纯 天津市富宇精细化工有限公司
甲醛 分析纯 廊坊鹏彩精细化工有限公司
苯甲醛 分析纯 晋中开发区中资化工技术有限公司
浓盐酸 质量分数37.5％，分析纯 垣曲县新城其森化工原料
磷酸酯 分析纯 海安石化
异丙醇 分析纯 上海东羿化工有限公司
钼酸钠 分析纯 吴江市精锐化工纺织有限公司

[0049] 实施例1制备曼尼希碱

[0050] 在500ml的三口烧瓶中加入N-甲基苯胺10g，装置范围为200℃的温度计、搅拌装置和回流装置，用电加热套加热至80℃，回流，用浓盐酸调节溶液的pH值到2；将溶液继续加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮10g，加热至150℃；向烧瓶中加入甲醛5g和苯甲醛5g，保持温度为150℃，搅拌下回流4小时，得到曼尼希碱样品1#。

[0051] 实施例2制备曼尼希碱

[0052] 在500ml三口烧瓶中加入N-甲基苯胺10g，装置范围为200℃的温度计、搅拌装置和回流装置，用电加热套加热至80℃，回流，用浓盐酸调节溶液的pH值到2；将溶液继续加热至95℃，向烧瓶中加入丙酮10g，加热至150℃；向烧瓶中加入甲醛5g和苯甲醛5g，保持温度为
150℃，搅拌下回流4小时；将回流后的三口烧瓶冷却至室温，将其中的所有物质倒入500ml烧杯中；将搅拌磁子放入烧杯中，边搅拌边加热至180℃，使烧杯在180℃下恒温3min，将烧杯中的物质倒入500ml三口烧瓶中，装置回流装置，在180℃下恒温回流1小时，得到曼尼希碱样品2#。

[0053] 实施例3制备缓蚀剂

[0054] 将曼尼希碱样品2#5.0g，磷酸酯2.0g，异丙醇1.0g，钼酸钠2.0g进行复配，得到缓蚀剂样品1#。

[0055] 实施例4制备缓蚀剂

[0056] 将曼尼希碱样品2#7.0g，磷酸酯1.0g，异丙醇1.0g，钼酸钠1.0g进行复配，得到缓蚀剂样品2#。

[0057] 实施例5制备缓蚀剂

[0058] 将曼尼希碱样品2#6.5g，磷酸酯1.5g，异丙醇1.0g，钼酸钠1.0g进行复配，得到缓蚀剂样品3#。

[0059] 实施例6缓蚀剂缓蚀性能测试

[0060] 采用中华人民共和国化学工业部标准HG/T 2059～91的方法对实施例5制得的缓蚀剂样品3#进行缓蚀性能测试，其中所用试剂和装置均为本领域常规市售试剂和装置。监测在浓度分别为0ppm、50ppm、100ppm和200ppm的缓蚀剂样品3#的保护下，N80材质的铁片在180℃高温的腐蚀6小时后的情况，同时将市场在售的缓蚀剂样品A和缓蚀剂样品B采用同样监测方法得到的监测结果与缓蚀剂样品3#的监测结果进行对比，监测结果如表1所示。其中，对比样品A中的各组分及其重量百分比含量为：1-(二硫脲)-乙基-2-十五烷基咪唑啉
30％，磷酸辛酯25％，丙炔醇10％，聚氧乙烯辛基苯基醚15％，乙醇20％；对比样品B是由椰油酸、二乙烯三胺与二甲苯制备得到的。

[0061] 表1

[0062]

[0063] 注：缓蚀率计算公式：

[0064] η(％)＝[(V1-V2)/V1]×100

[0065] 式中：η-缓蚀率，％

[0066] V1-加入缓蚀剂前的腐蚀速率，mm/a

[0067] V2-加入缓蚀剂后的腐蚀速率，mm/a

[0068] 如表1所示，当没有本发明的高温缓蚀剂保护时，铁片的腐蚀速率为0.1798mm/a，而当高温缓蚀剂浓度为100ppm时，铁片的腐蚀速率为0.0179mm/a(能够满足标准需要0.076mm/a)，缓蚀率为90.04％，而相同浓度下的对比样品A和对比样品B的缓蚀率分别仅为
12.46％和5.06％。说明本发明的缓蚀剂用于超深超高温油气井金属管柱保护，有效控制高温油气井的管柱腐蚀。

[0069] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。