一种酸化压裂液用铁离子稳定剂及其制备方法与流程

本发明属于石油开采，特别涉及一种酸化压裂液用铁离子稳定剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着油田的开发，酸化压裂作业己成为一项重要的增产、增注措施。在油水井酸化压裂作业过程中，高浓度的酸溶液在搅拌和泵送过程中会溶解管线和设备表面的铁化合物，进入地层后又会侵蚀岩石中的铁质矿物和粘土矿物，尽管使用了缓蚀剂，但也会溶蚀部分铁。这些溶解铁一般以二价或三价状态存在。随着酸液与地层的不断作用，酸液的有效浓度逐渐减低，ph值升高。当酸液ph值上升到2.2时，就开始产生氢氧化铁沉淀；当酸液ph值继续上升到3.2时，所有溶解的三价铁沉淀完全。当酸液ph值继续上升到7.7时，二价铁同样会产生氢氧化亚铁沉淀，但由于酸液的ph值均小于6，因此酸化施工中不考虑氢氧化亚铁沉淀。氢氧化亚铁沉淀一经形成，就可能堵塞经酸化施工新打开的流动孔道，也可能堵塞地层孔隙及油气渗透通道，进而降低酸化处理效果和油气产能。

2、为了防止酸液变成残酸时产生铁沉淀，在酸化技术中常采用在酸液中加入铁离子稳定剂来防止酸液变成残酸时生成凝胶状的氢氧化亚铁沉淀，防止其对油气层的损害，从而提高酸化处理效果。铁离子稳定剂能从络合、配位、还原、分散等多个方面阻止铁离子的再沉淀，防止地层伤害，提高酸化作业的增产效果。

3、发明专利cn116904180a公开了一种油田压裂用铁离子稳定剂，各组成成分及质量份数如下：六水合氯化铁5-10份、浓盐酸6-9份、碳酸钠乳液1-3份、无水柠檬酸2-3份、去离子水1000份。优选的，所述浓盐酸和无水柠檬酸的含量比为3:1。所述铁离子稳定剂中fe3+的含量为0.1-1mg/ml。所述原料碳酸钠溶液的质量份数为5-10％。该发明提供的一种油田压裂用铁离子稳定剂，将六水合氯化铁、浓盐酸、碳酸钠乳液、无水柠檬酸以及去离子水按比例进行混合，所制得的铁离子稳定剂标准液浓度高，在使用时，无需多次加入和反复调节ph值，大大方便了操作和使用，而且，保证了准确性。该发明稳定剂在稳定三价铁的同时，配方中引入了三价铁，会造成二次污染。

4、发明专利cn104109530a公开了一种酸化用铁离子稳定剂及其制备方法，该铁离子稳定剂由以下重量份数的组分组成：螯合剂2～3份、还原剂1～2份、ph缓冲剂1～2份。该发明的酸化用铁离子稳定剂，主要由螯合剂、还原剂和ph缓冲剂组成，螯合剂、还原剂与ph缓冲剂相互配合，协调作用，既具有螯合作用，又具有还原能力，在酸化过程中最大限度的稳定铁离子；同时，各组分的用量少，降低了酸化成本，配方中金属离子添加量少，对储层不产生附加伤害，生产和使用成本低廉，适合推广应用。该发明稳定剂铁离子稳定能力只有10mg/ml左右，效果较差，不能满足生产需求。

技术实现思路

1、签于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种酸化压裂液用铁离子稳定剂及其制备方法。本发明的铁离子稳定剂具有耐高温、铁离子稳定效果好的优点。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明第一个方面提供一种酸化压裂液用铁离子稳定剂，所述铁离子稳定剂的分子结构式如下：

4、

5、本发明第二个方面提供上述铁离子稳定剂的制备方法，包括如下步骤：

6、(1)在反应器中依次加入三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)、乙醇、5-氨基间苯二甲酸，用盐酸调节ph2-3，保温反应，得到混合液；

7、(2)将步骤(1)中的混合液加入溴代丁二酸，用氢氧化钠调节ph8-9，回流反应，反应过程不定期加入氢氧化钠溶液，维持ph8-9，得到混合液；

8、(3)将步骤(2)中的混合液减压蒸馏得到粘稠固体，加入蒸馏水，加热溶解，用盐酸调节ph 1-2，冷却到10℃以下，析出粘稠固体，离心，烘干得到产品铁离子稳定剂。

9、在本发明中，基于1摩尔份的三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)，所述的5-氨基间苯二甲酸、溴代丁二酸用量分别为2.5-3.5、5.5-8摩尔份。

10、更优选地，基于1摩尔份的三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)，所述的5-氨基间苯二甲酸、溴代丁二酸用量分别为2.8-3.2、5.8-7摩尔份。

11、优选情况下，步骤(1)中，所述的乙醇与三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)的重量比为30-40：1。

12、优选情况下，步骤(1)中，所述的保温反应指的是反应温度60-70℃，反应时间6-8h。

13、在本发明中，步骤(2)中，所述的回流反应时间为2-4h。

14、在本发明中，步骤(3)中，所述的蒸馏水与三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)的重量比为20-30：1。

15、本发明的酸化压裂液用铁离子稳定剂的合成反应方程式如下：

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18、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

19、(1)本发明的酸化压裂液用铁离子稳定剂对铁离子的稳定作用主要依靠的是羧酸官能团，1个分子中具有18个羧基，具有强烈的的螯合作用，可以螯合铁离子，可以极大幅度减少游离的铁离子，从而减少铁离子从溶液中沉降出来的可能性。另外分子中有6个叔胺官能团，氮元素含有孤对电子，可以与铁离子形成配位键，进一步减少游离铁离子。

20、(2)本发明的酸化压裂液用铁离子稳定剂稳定铁离子能力强，最高可以达到238mg/ml；本发明的酸化压裂液用铁离子稳定剂耐温能力强，150℃、200℃恒温4h后，稳定铁离子能力几乎不下降。

技术特征：

1.一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，基于1摩尔份的三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)，所述的5-氨基间苯二甲酸、溴代丁二酸用量分别为2.5-3.5、5.5-8摩尔份。

3.根据权利要求2所述一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，基于1摩尔份的三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)，所述的5-氨基间苯二甲酸、溴代丁二酸用量分别为2.8-3.2、5.8-7摩尔份。

4.根据权利要求1所述一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的乙醇与三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)的重量比为30-40：1。

5.根据权利要求1所述一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的保温反应指的是反应温度60-70℃，反应时间6-8h。

6.根据权利要求1所述一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的回流反应时间为2-4h。

7.根据权利要求1所述一种酸化压裂液用铁离子稳定剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的蒸馏水与三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)的重量比为20-30：1。

8.一种酸化压裂液用铁离子稳定剂，其特征在于，所述铁离子稳定剂的分子结构式如下：

技术总结
本发明属于石油开采技术领域，特别涉及一种酸化压裂液用铁离子稳定剂及其制备方法。所述制备方法如下：在反应器中依次加入三羟甲基丙烷三(3‑吖丙啶基丙酸酯)、乙醇、5‑氨基间苯二甲酸，调节pH2‑3，保温反应，得到混合液；将混合液加入溴代丁二酸，调节pH8‑9，回流反应，反应过程不定期加入氢氧化钠溶液，维持pH8‑9，得到混合液；将上述混合液减压蒸馏得到粘稠固体，加入蒸馏水，加热溶解，调节pH1‑2，冷却到10℃以下，析出粘稠固体，离心，烘干得到产品铁离子稳定剂。本发明的铁离子稳定剂具有耐高温、铁离子稳定效果好的优点。

技术研发人员：王嘉醇,李齐,王俊德,吕菲菲,孙立军
受保护的技术使用者：山东滨州昱诚化工科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17