本发明涉及油田酸化施工技术领域，具体涉及一种适用于低碳钢的高温复配缓蚀剂及其制备方法。
背景技术：
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目前酸化压裂是油气井增产和注水井增注的有效措施，在油气井的酸化过程中，注入的酸会造成井下油管、套管和金属设备的腐蚀、坑蚀和氢脆，严重时还可导致油管、套管穿孔失效，不仅造成严重的财产损失，同时也会污染环境。因此，急需解决高温酸化液对油井套管设备的腐蚀问题。
在众多防腐蚀的方法中，添加缓蚀剂因为具有经济、高效、适应性强等优点而被广泛应用在石油领域。缓蚀剂是一种能够和金属表面发生物理化学作用的化学物质，将其少量添加于腐蚀介质中时，就可以显著降低金属材料的腐蚀速率。目前，国内外生产的缓蚀剂存在成本高、在高温强酸条件下缓蚀性能差、溶解性差、污染环境等缺点。因此，急需开发一种适用于低碳钢，且添加量少、缓蚀效果好、耐高温强酸的环境友好型缓蚀剂。
申请号为201710756736.5的发明专利公开了一种耐温120-140℃的复合酸化缓蚀剂，该缓蚀剂包括10-15份喹啉季铵盐和15-20重量曼尼希碱组成，用量少、使用效率高，本发明的缓蚀剂与该专利不同。
技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种适用于低碳钢的高温复配缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂不仅溶解性好，而且缓蚀性能优异，可有效阻止腐蚀离子对钢表面的腐蚀，在高温盐酸腐蚀介质中对低碳钢具有良好的缓蚀效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种适用于低碳钢的高温复配缓蚀剂，所述复配缓蚀剂的成分按照质量百分比为：喹啉季铵盐2％-10％、溶剂50％-80％、表面活性剂2％、盐酸8％-20％、氯化亚铜0-8％、中性氧化铝0-8％、氯化钙0-8％。
制备上述复配缓蚀剂的方法包括以下步骤：
(1)以等摩尔比的喹啉和氯化苄为原料，在装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的三口烧瓶中先加入一定量的喹啉，然后加热、搅拌，并滴入氯化苄，加热温度控制在90-160℃，加热时间为4-8h，当喹啉和氯化苄充分反应后自然冷却，将反应生成的粗产物取出后用溶剂进行洗涤、冷却、结晶、重结晶、过滤、干燥，最后得到所述喹啉季铵盐；
(2)将氯化亚铜、中性氧化铝和氯化钙这三种金属盐中的一种或几种按一定比例混合，然后依次加入适量的盐酸、溶剂以及表面活性剂进行加热搅拌，使金属盐充分溶解得到金属盐混合物；
(3)将步骤(1)得到的喹啉季铵盐和步骤(2)得到的金属盐混合物按照一定比例混合，加热搅拌10～15min后使喹啉季铵盐与金属盐混合物中的金属离子充分熬合最后得到所述复配缓蚀剂。
所述溶剂为n-n二甲基甲酰胺(dmf)、甲醇或异丙醇。
所述表面活性剂为吐温-80、op-10或op-8。
所述喹啉和氯化苄反应得到喹啉季铵盐的方程式为：
本发明的有益效果：
(1)本发明的喹啉季铵盐为棕红色胶状物，微溶于水，可溶于甲醇、异丙醇，易溶于dmf试剂；复配缓蚀剂绿色低毒，对环境污染小。
(2)本发明的复配缓蚀剂是一种吸附型缓蚀剂，高温时能够很快的在n80钢表面形成一层致密的铜红色保护膜，有效阻止了腐蚀离子对钢表面的腐蚀，在高温盐酸腐蚀介质中对低碳钢具有良好的缓蚀效果，在油气井酸化压裂等作业中具有广阔的应用前景。
具体实施方式:
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：
(1)将装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入0.5mol喹啉，边加热搅拌边滴加0.5mol氯化苄，升温至160℃，保温反应6h，反应结束后自然冷却，将反应产生的粗产物取出后用dmf作为溶剂进行洗涤、冷却、结晶、重结晶、过滤、干燥，得到喹啉季铵盐，用dmf溶剂将所制得的喹啉季铵盐配置成质量分数为50％的喹啉季铵盐溶液。
(2)分别取氯化亚铜和中性氧化铝各3％置于烧杯，加入15％盐酸，2％吐温-80以及62％的dmf试剂，加热、搅拌使其充分溶解，得到金属盐混合物。
(3)将15％的质量分数为50％的喹啉季铵盐溶液加入金属盐混合物中，加热、搅拌反应15分钟，使喹啉季铵盐与金属离子充分熬合，冷却后所得到复配缓蚀剂，用h1表示。
实施例2：
(1)将装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入0.5mol喹啉，边加热搅拌边滴加0.5mol氯化苄，升温至160℃，保温反应6h，反应结束后自然冷却，将反应产生的粗产物取出后用dmf作为溶剂进行洗涤、冷却、结晶、重结晶、过滤、干燥，得到喹啉季铵盐，用dmf溶剂将所制得的喹啉季铵盐配置成质量分数为50％的喹啉季铵盐溶液。
(2)取4％氯化亚铜和2％中性氧化铝置于烧杯，加入15％盐酸，2％吐温-80以及62％的dmf试剂，加热、搅拌使其充分溶解，得到金属盐混合物。
(3)将15％的质量分数为50％的喹啉季铵盐溶液加入金属盐混合物中，加热、搅拌反应15分钟，使喹啉季铵盐与金属离子充分熬合，冷却后所得到复配缓蚀剂，用h2表示。
实施例3：
(1)将装有回流冷凝器、搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入0.5mol喹啉，边加热搅拌边滴加0.5mol氯化苄，升温至160℃，保温反应6h，反应结束后自然冷却，将反应产生的粗产物取出后用dmf作为溶剂进行洗涤、冷却、结晶、重结晶、过滤、干燥，得到喹啉季铵盐，用dmf溶剂将所制得的喹啉季铵盐配置成质量分数为50％的喹啉季铵盐溶液。
(2)取0.4％氯化亚铜、0.4％氯化钙和0.4％中性氧化铝置于烧杯，加入15％盐酸，2％吐温-80以及69.8％的dmf试剂，加热、搅拌使其充分溶解，得到金属盐混合物。
(3)将12％的质量分数为50％的喹啉季铵盐溶液加入金属盐混合物中，加热、搅拌反应15分钟，使喹啉季铵盐与金属离子充分熬合，冷却后所得到复配缓蚀剂，用h3表示。
缓蚀效果评价：实验采用静态失重法对上述h1、h2、h3三种复配缓蚀剂的缓蚀性能进行测定。挂片材质为n80钢，测试温度为90～160℃，测试时间4h，复配缓蚀剂添加量3％。测试所用腐蚀介质为wt.15％hcl水溶液，由36.5％的浓盐酸和蒸馏水配制而成。
表1为三种复配缓蚀剂在不同温度下的测试结果。
表1不同温度下三种复配缓蚀剂的缓蚀性能
从表1可以看出：n80钢的腐蚀速率都较小，且添加量少、成本低、分散型好，能够满足常规的酸化、酸洗作业需求，减少了酸液对油气管材的腐蚀，提高管材的使用寿命。实验后挂片表面形成一层致密而又稳定的铜红色膜，该膜能长期有效地阻止腐蚀介质对金属表面的腐蚀，去膜后挂片表面光亮且无点蚀现象发生。