一种油田注水缓蚀剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种油田注水缓蚀剂，组分包括：以重量百分比计，30?80％曼尼希碱季铵化衍生物，10?60％溶剂，0?10％炔醇，0?10％碱金属碘化物，0?5％OP?10，0?20％乌洛托品；并进一步提供了上述油田注水缓蚀剂的制备方法。本发明工艺简单，选择低毒，容易获取的合成原料，易于实现工业化生产。本发明采用的原料本身就具有缓蚀性能，进一步制备为缓蚀剂后缓蚀效果明显，无需分离提纯，使用方便，用量小缓蚀效果好。在油田注水系统中加入100mg/L本发明的缓蚀剂，可使N80钢的腐蚀速率明显降低，加入30mg/L本发明的缓蚀剂即可满足石油天然气行业标准SY/T 5329?2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》推荐的标准(<0.076mm/a)。
【专利说明】
一种油田注水缓蚀剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属腐蚀与防护技术领域，特别涉及适用于油田污水管线、注水管线 及注水井油管表面防腐的一种油田注水缓蚀剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国油气田开发的深入，油田开采面临的环境越来越恶劣，诸多油井的产量 不断下降，但所采出原油的含水量却逐步增加，大部分油井含水率已高达90%以上。原油脱 水产生的油田污水量日益增大，污水的处理和排放成为一个大问题。就含油污水而言，无论 从经济角度还是从水资源与环境保护角度看，把油田污水作为注水源都是一举两得之事。 但是，由于含油污水的矿化度和水温高，且往往携带H2S及溶解氧这些腐蚀性介质，因此，对 污水处理装置和注水管线的腐蚀十分严重，目前缓蚀剂的缓蚀效果有限，较大用量的情况 下也难以对金属设备和管道实现有效保护。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种适用于油田注水介质的油田注水缓蚀剂及其制备方 法，该缓蚀剂能够在一定温度的高矿化度污水环境中，对金属设备和管道进行有效保护。
[0004] -种油田注水缓蚀剂，组分包括：以重量百分比计，30-80 %曼尼希碱季铵化衍生 物，10-60 %溶剂，0-10 %炔醇，0-10 %碱金属碘化物，0-5 % 0P-10; 0-20 %乌洛托品；
[0005] 其中，所述曼尼希碱季铵化衍生物包含如下结构：
[0006]
[0007] 上述油田注水缓蚀剂的制备方法，其步骤包括：
[0008] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:取反应原料加入到溶剂中，所述反应 原料为2-巯基苯并噻唑和苯甲醛、或2-巯基苯并噻唑和糠醛、或2-巯基苯并噻唑和肉桂醛， 搅拌，滴加苯胺，调节体系pH= 2~3,75~90 °C下反应4~10h，得到曼尼希碱化合物;7令却至 50-70°C，滴加氯化苄，继续反应2~3h，得到曼尼希碱季铵化衍生物；
[0009] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与炔醇、碱金属碘化物、0P-10、乌洛 托品及溶剂混合均匀。
[0010] 本发明的有益效果是:本发明工艺简单，选择低毒，容易获取的合成原料，最佳的 反应条件及反应物比例使制备工艺的产率高，无需进行进一步分离提纯，制备过程更加简 单，易于实现工业化生产。本发明采用的原料本身就具有缓蚀性能，进一步制备为缓蚀剂后 缓蚀效果明显，无需分离提纯，使用方便，缓蚀剂浓度较低的情况下缓蚀效果依旧良好。在 油田注水系统中加入l〇〇mg/L本发明的缓蚀剂，可使N80钢的腐蚀速率明显降低，加入30mg/ L缓蚀剂即可满足石油天然气行业标准SY/T 5329-2012《碎肩岩油藏注水水质推荐指标及 分析方法》推荐的标准(〈〇. 〇76mm/a)。
【具体实施方式】
[0011] 本发明第一方面提供了一种油田注水缓蚀剂，组分包括：以重量百分比计，30- 80 %曼尼希碱季铵化衍生物，10-60 %溶剂，0-10 %炔醇，0-10 %碱金属碘化物，0-5 % 0P- 10; 0-20 %乌洛托品；
[0012] 其中，所述曼尼希碱季铵化衍生物包含如下结构：
[0013]
[0014] 曼尼希碱季铵化衍生物具有特定的分子结构，其分子体积较大，有一定的空间位 阻，而其他组分分子体积较小，可以形成体积互补，增大吸附面积。碘离子在金属上的化学 吸附，使得金属表面负电性增强，可以增加各组分的静电物理吸附作用，同时炔醇、0P-10和 乌洛托品可以通过自身电负性较强的氧、氮原子发生化学吸附，各组分通过共同吸附以及 体积互补，使各组分之间达到了缓蚀协同作用。
[0015] 优选的，所述溶剂包括乙醇、异丙醇、乙二醇或水中的一种或几种。
[0016] 优选的，所述炔醇包括C3-C6醇。
[0017]本发明第二方面提供了上述油田注水缓蚀剂的制备方法，其步骤包括：
[0018] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:取反应原料加入到溶剂中，所述反应 原料为2-巯基苯并噻唑和苯甲醛、或2-巯基苯并噻唑和糠醛、或2-巯基苯并噻唑和肉桂醛， 搅拌，滴加苯胺，调节体系pH= 2~3,75~90 °C下反应4~10h，得到曼尼希碱化合物;7令却至 50-70°C，滴加氯化苄，继续反应2~3h，得到曼尼希碱季铵化衍生物；
[0019] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与炔醇、碱金属碘化物、0P-10、乌洛 托品及溶剂混合均匀。
[0020] 优选的，所述2-巯基苯并噻唑与糠醛的摩尔比为1.0:1.0~1.8;所述2-巯基苯并 噻唑与肉桂醛的摩尔比为1.0:1.0~1.8;所述2-巯基苯并噻唑与肉桂醛的摩尔比为1.0 : 1.0~1.8。最佳比例应保证反应2-巯基苯并噻唑充分反应，需其他反应物摩尔量稍高，但又 不能过高，否则浪费原料增加成本。
[0021] 更加优选的，以质量百分比计，所述溶剂的添加量为反应原料量的1.0~1.5倍。所 述溶剂包括乙醇。选取合适溶剂并严格控制用量，有利于保持反应体系的均一性，维持反应 物最佳反应浓度，提高反应产率。
[0022] 优选的，所述苯胺的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.4~0.7倍。
[0023] 优选的，所述氯化苄的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.4~0.7倍。
[0024] 下面将结合具体实施例对本发明提供的油田注水缓蚀剂及其制备方法予以进一 步说明。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例提供了 一种油田注水缓蚀剂，其制备步骤包括以下步骤：
[0027] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:将摩尔比为1.0:1.5的2-巯基苯并噻 唑、苯甲醛与乙醇混合后装入三口烧瓶中，所述乙醇的质量为2-巯基苯并噻唑、苯甲醛总质 量的1.0倍，搅拌，然后缓慢滴加苯胺，所述苯胺的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.5倍， 搅拌均勾后用盐酸调节体系pH至2~3,在80~85 °C下反应7h，得到曼尼希碱化合物;冷却至 60°C，滴加氯化苄，所述氯化苄的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.5倍，继续反应2~3h， 得到曼尼希碱季铵化衍生物，其分子式为
[0028] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与炔醇、碱金属碘化物、0P-10、乌洛 托品及溶剂混合均匀，具体配比如下：
[0029] 以重量百分比计，30%曼尼希碱季铵化衍生物，25%乙醇，10%丁炔醇，10%NaI， 5%0P-10;20%乌洛托品；
[0030]以上方法制备的田注水缓蚀剂命名为JAH-1。对JAH-1的缓蚀性能进行了测试，测 试方法参照SY/T5273-2000采用失重法评价缓蚀剂JAH-1的缓蚀性能，测试条件如下:在常 压、40°C恒温条件下，模拟油田现场注入水样，试验所采用的介质的总矿化度为1.86 X 105mg/L，Cr含量为7 X 104mg/L。测试结果如表1所示。
[0031 ]表1不同浓度下的缓蚀剂JAH-1静态评价试验结果
[0032]
[0033] 从表1数据可知，随着缓蚀剂JAH-1浓度的增大，N80钢在介质中的腐蚀速率随之减 小。当缓蚀剂用量为30mg/L以上时，JAH-1能较好地满足石油天然气行业标准SY/T 5329- 2012《碎肩岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》推荐的标准(〈0.076mm/a)，以缓蚀剂用量 为100mg/L时效果最佳。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例提供了 一种油田注水缓蚀剂，其制备步骤包括以下步骤：
[0036] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:将摩尔比为1.0:1.0的2-巯基苯并噻 唑、糠醛与乙醇混合后装入三口烧瓶中，所述乙醇的质量为2-巯基苯并噻唑、糠醛总质量的 1.5倍，搅拌，然后缓慢滴加苯胺，所述苯胺的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.4倍，搅拌 均勾后用盐酸调节体系pH至2~3,在80~90 °C下反应9h，得到曼尼希碱化合物;冷却至60 °C，滴加氯化苄，所述氯化苄的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.4倍，继续反应2~3h，得 到曼尼希碱季铵化衍生物，其分子式为
[0037] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与炔醇、碱金属碘化物、0P-10、乌洛 托品及溶剂混合均匀，具体配比如下：
[0038] 以重量百分比计，50 %曼尼希碱季铵化衍生物，32 %异丙醇，5 %丙炔醇，5 %Nal， 3%0P-10;10%乌洛托品；
[0039]以上方法制备的田注水缓蚀剂命名为JAH-2。对JAH-2的缓蚀性能进行了测试，测 试方法参照SY/T5273-2000采用失重法评价缓蚀剂JAH-2的缓蚀性能，测试条件如下:在常 压、40°C恒温条件下，模拟油田现场注入水样，试验所采用的介质的总矿化度为1.86 X 105mg/L，Cr含量为7 X 104mg/L。测试结果如表2所示。
[0040] 表2不同浓度下的缓蚀剂JAH-2静态评价试验结果
[0041]
[0042]从表2数据可知，随着缓蚀剂JAH-2浓度的增大，N80钢在介质中的腐蚀速率随之减 小。当缓蚀剂用量为30mg/L以上时，JAH-1能较好地满足石油天然气行业标准SY/T 5329- 2012《碎肩岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》推荐的标准(〈0.076mm/a)，以缓蚀剂用量 为100mg/L时效果最佳。
[0043] 实施例3
[0044] 本实施例提供了 一种油田注水缓蚀剂，其制备步骤包括以下步骤：
[0045] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:将摩尔比为1.0:1.8的2-巯基苯并噻 唑、肉桂醛与乙醇混合后装入三口烧瓶中，所述乙醇的质量为2-巯基苯并噻唑、肉桂醛总质 量的1.2倍，搅拌，然后缓慢滴加苯胺，所述苯胺的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.7倍， 搅拌均匀后用盐酸调节体系pH至2~3,在75~85°C下反应10h，得到曼尼希碱化合物;冷却 至60°C，滴加氯化苄，所述氯化苄的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.7倍，继续反应2~ 3h，得到曼尼希碱季铵化衍生物，其分子式为
〇
[0046] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与炔醇、碱金属碘化物、0P-10、乌洛 托品及溶剂混合均匀，具体配比如下：
[0047] 以重量百分比计，40 %曼尼希碱季铵化衍生物，49 %乙二醇，2 %丙炔醇，2 %KI， 2%0P-10;5%乌洛托品；
[0048]以上方法制备的田注水缓蚀剂命名为JAH-3。对JAH-3的缓蚀性能进行了测试，测 试方法参照SY/T5273-2000采用失重法评价缓蚀剂JAH-3的缓蚀性能，测试条件如下:在常 压、40°C恒温条件下，模拟油田现场注入水样，试验所采用的介质的总矿化度为1.86 X 105mg/L，Cr含量为7 X 104mg/L。测试结果如表3所示。
[0049] 表3不同浓度下的缓蚀剂JAH-3静态评价试验结果
[0050]
[0051]从表3数据可知，随着缓蚀剂JAH-3浓度的增大，N80钢在介质中的腐蚀速率随之减 小。当缓蚀剂用量为30mg/L以上时，JAH-1能较好地满足石油天然气行业标准SY/T 5329- 2012《碎肩岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》推荐的标准(〈0.076mm/a)，以缓蚀剂用量 为100mg/L时效果最佳。
[0052] 实施例4
[0053]本实施例提供了 一种油田注水缓蚀剂，其制备步骤包括以下步骤：
[0054] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:将摩尔比为1.0:1.2的2-巯基苯并噻 唑、肉桂醛与乙醇混合后装入三口烧瓶中，所述乙醇的质量为2-巯基苯并噻唑、肉桂醛总质 量的1.4倍，搅拌，然后缓慢滴加苯胺，所述苯胺的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.6倍， 搅拌均匀后用盐酸调节体系pH至2~3,在75~85°C下反应10h，得到曼尼希碱化合物;冷却 至65°C，滴加氯化苄，所述氯化苄的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.4倍，继续反应2~ 3h，得到曼尼希碱季铵化衍生物，其分子式为
[0055] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与炔醇、碱金属碘化物、0P-10、乌洛 托品及溶剂混合均匀，具体配比如下：
[0056] 以重量百分比计，80%曼尼希碱季铵化衍生物，9%水，2%丁炔醇，2%NaI，2%0P- 10; 5%乌洛托品；
[0057] 对以上方法制备的田注水缓蚀剂的缓蚀性能进行了测试，测试方法参照SY/ T5273-2000采用失重法评价缓蚀剂的缓蚀性能，测试条件如下:在常压、40°C恒温条件下， 模拟油田现场注入水样，试验所采用的介质的总矿化度为1.86 X 105mg/L，Cr含量为7 X 104mg/L。测试结果与实施例3测试结果基本一致。
[0058] 实施例5
[0059]本实施例提供了 一种油田注水缓蚀剂，其制备步骤包括以下步骤：
[0060] A、制备曼尼希碱季铵化衍生物，其步骤包括:将摩尔比为1.0:1.6的2-巯基苯并噻 唑、肉桂醛与乙醇混合后装入三口烧瓶中，所述乙醇的质量为2-巯基苯并噻唑、肉桂醛总质 量的1.4倍，搅拌，然后缓慢滴加苯胺，所述苯胺的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.5倍， 搅拌均勾后用盐酸调节体系pH至2~3,在75~85 °C下反应8h，得到曼尼希碱化合物;冷却至 55°C，滴加氯化苄，所述氯化苄的添加量为2-巯基苯并噻唑质量的0.7倍，继续反应2~3h， 得到曼尼希碱季铵化衍生物，其分子式为
[0061 ] B、将步骤A所得曼尼希碱季铵化衍生物按比例与溶剂混合均匀，具体配比如下： [0062] 以重量百分比计，65 %曼尼希碱季铵化衍生物，35 %乙醇；
[0063]对以上方法制备的田注水缓蚀剂的缓蚀性能进行了测试，测试方法参照SY/ T5273-2000采用失重法评价缓蚀剂的缓蚀性能，测试条件如下:在常压、40°C恒温条件下， 模拟油田现场注入水样，试验所采用的介质的总矿化度为1.86 X 105mg/L，Cr含量为7 X 104mg/L。测试结果与实施例2测试结果基本一致。
[0064]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种油田注水缓蚀剂，其特征在于:组分包括：W重量百分比计，30-80%曼尼希碱季 锭化衍生物，10-60 %溶剂，0-10 %烘醇，0-10 %碱金属舰化物，0-5 % 0P-10; 0-20 %乌洛托 品； 其中，所述曼尼希碱季锭化衍生物包含如下结构：2. 如权利要求1所述的油田注水缓蚀剂，其特征在于:所述溶剂包括乙醇、异丙醇、乙二 醇或水中的一种或几种。3. 如权利要求1所述的油田注水缓蚀剂，其特征在于:所述烘醇包括C3-C6醇。4. 权利要求1所述油田注水缓蚀剂的制备方法，其步骤包括： A、 制备曼尼希碱季锭化衍生物，其步骤包括:取反应原料加入到溶剂中，所述反应原料 为2-琉基苯并嚷挫和苯甲醒、或2-琉基苯并嚷挫和慷醒、或2-琉基苯并嚷挫和肉桂醒，揽 拌，滴加苯胺，调节体系抑=2~3,75~90 °C下反应4~lOh，得到曼尼希碱化合物;冷却至55 ~65°C，滴加氯化节，继续反应2~化，得到曼尼希碱季锭化衍生物； B、 将步骤A所得曼尼希碱季锭化衍生物按比例与烘醇、碱金属舰化物、0P-10、乌洛托品 及溶剂混合均匀。5. 如权利要求4所述的油田注水缓蚀剂的制备方法，其特征在于:所述2-琉基苯并嚷挫 与慷醒的摩尔比为1.0:1.0~1.8;所述2-琉基苯并嚷挫与肉桂醒的摩尔比为1.0:1.0~ 1.8;所述2-琉基苯并嚷挫与肉桂醒的摩尔比为1.0:1.0~1.8。6. 如权利要求5所述的油田注水缓蚀剂的制备方法，其特征在于质量百分比计，所 述溶剂的添加量为反应原料量的1.0~1.5倍。7. 如权利要求6所述的油田注水缓蚀剂的制备方法，其特征在于:所述溶剂包括乙醇。8. 如权利要求4所述的油田注水缓蚀剂的制备方法，其特征在于:所述苯胺的添加量为 2-琉基苯并嚷挫质量的0.4~0.7倍。9. 如权利要求4所述的油田注水缓蚀剂的制备方法，其特征在于:所述氯化节的添加量 为2-琉基苯并嚷挫质量的0.4~0.7倍。
【文档编号】C09K8/54GK105838345SQ201610259485
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】王任芳, 兰志威, 李克华, 杨冰冰
【申请人】长江大学