一種新型緩蝕阻垢劑及其製備方法
2023-05-10 18:05:01 1
一種新型緩蝕阻垢劑及其製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種新型緩蝕阻垢劑。該新型緩蝕阻垢劑包括質量比為0.1-1:1-90:0.1-10的緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸，其中，緩蝕劑為復配緩蝕劑，其原料組成包括：油酸、二乙烯三胺、季銨化試劑、復配物，該復配緩蝕劑是使油酸和二乙烯三胺反應得到咪唑啉中間體，然後再與季銨化試劑反應得到咪唑啉季銨鹽緩蝕劑，最後加入復配物進行復配得到的。本發明還提供了上述緩蝕阻垢劑的製備方法。本發明所提供的新型緩蝕阻垢劑是能同時起到緩蝕和阻垢作用的新型阻垢劑，能有效解決油田領域中的油田水結垢問題。
【專利說明】一種新型緩蝕阻垢劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型緩蝕阻垢劑及其製備方法，屬於石油開採與環保材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在油田領域中，結垢的本質是油田水成為過飽和，其中一種鹽不能再溶解時，則發生結垢。油田水的結垢現象經常會造成如抽油泵被卡死、井管與抽油杆之間環空被堵死、集輸管道的內徑銳減，甚至被嚴重堵塞等問題，嚴重地影響了油田生產的正常進行。
[0003]目前，控制油田水結垢的方法主要可以分為化學方法和物理方法。化學阻垢方法包括離子交換軟化法、石灰軟化法、加酸法、通入CO2法、加阻垢劑法；物理阻垢方法包括膜法、靜電水處理、電子水處理、用防腐阻垢塗料塗覆換熱器防腐阻垢塗料抑制結垢、使用塑料換熱器。與物理方法相比，化學方法特別是加阻垢劑的方法具有投資少，投料簡單，效果好等優點，因此油田水垢的防治常採用此法。雖然油田用阻垢劑可以有效的減少垢物的生成，但是一般阻垢劑都為酸性試劑，而酸性試劑會腐蝕管柱，加之地層水中含有大量的離子也對管柱有腐蝕作用，會嚴重影響管柱的使用壽命和油田開採效率。
[0004]因此，迫切需要一種既可以有效阻垢又可以防止腐蝕的具有緩蝕阻垢作用的新型阻垢劑，解決油田領域中的油田水結垢問題。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題 ，本發明的目的在於提供一種新型緩蝕阻垢劑，該緩蝕阻垢劑是將緩蝕劑與阻垢劑進行復配得到的一種可以有效防止腐蝕的高效油田水垢阻垢劑。
[0006]本發明的目的還在於提供上述緩蝕阻垢劑的製備方法。
[0007]為了達到上述目的，本發明首先提供了一種新型緩蝕阻垢劑，其包括質量比為
0.1-1:1-90:0.1-10的緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸，其中，所採用的緩蝕劑為復配緩蝕劑，其原料組成包括:油酸、二乙烯三胺、季銨化試劑、復配物，該復配緩蝕劑是使油酸和二乙烯三胺反應得到咪唑啉中間體，然後再與季銨化試劑反應得到咪唑啉季銨鹽緩蝕劑，最後加入復配物進行復配得到的。
[0008]根據本發明的具體實施方案，優選的，所述復配物為焦銻酸鉀。
[0009]在本發明所提供的新型緩蝕阻垢劑中，優選的，所述油酸和所述二乙烯三胺的摩爾比為 0.5-1:1.0-1.5。
[0010]在本發明所提供的新型緩蝕阻垢劑中，優選的，所述咪唑啉中間體與所述季銨化試劑的摩爾比為0.5-1:1.0-1.5 ;所述復配物和所述咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的摩爾比為1-3:20-50。
[0011]根據本發明的具體實施方案，優選的，所採用的阻垢劑為聚天冬氨酸。
[0012]本發明還提供了上述的新型緩蝕阻垢劑的製備方法，其包括以下步驟:
[0013]步驟一:向含有攜水劑的油酸中加入二乙烯三胺，在150_180°C下攪拌，進行2_5h醯化反應，然後升溫至180-220°C，攪拌，進行環化反應4-8h，得到咪唑啉中間體；
[0014]步驟二:將咪唑啉中間體冷卻至70_80°C，攪拌，向咪唑啉中間體中加入季銨化試劑，進行3-4h季銨化反應，得到咪唑啉季銨鹽緩蝕劑；
[0015]步驟三:將復配物與所述咪唑啉季銨鹽緩蝕劑進行復配，製備得到復配緩蝕劑；
[0016]步驟四:將復配緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸進行復配得到新型緩蝕阻垢劑。
[0017]根據本發明的具體實施方案，優選的，所採用的季銨化試劑為氯化苄、硫酸二甲酯或氯乙酸鈉等。
[0018]在本發明所提供的新型緩蝕阻垢劑的製備方法中，優選的，所採用的攜水劑為二甲苯或石油醚等，其中，攜水劑與油酸的質量比為1:3。
[0019]根據本發明的具體實施方案，優選的，所述油酸中還添加有沸石，其中，沸石與油酸的質量比為1:50，本發明所採用的沸石可以為常用的陶瓷沸石顆粒。
[0020]本發明所提供的新型緩蝕阻垢劑是針對現有的化學阻垢劑通常會腐蝕油田高含水期油井及輸水管道的問題而研製的。現有的化學阻垢劑通常是酸性試劑，會腐蝕管道，影響油田開採的效率，本發明所提供的新型緩蝕阻垢劑，在高效防止油田水的結垢現象發生的同時，還能夠有效地起到緩蝕作用。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]本實施例提供了一種新型緩蝕阻垢劑，其含有質量比為0.5:80:10的緩蝕劑、阻
垢劑和羥基乙叉二膦酸。
[0023]上述的新型緩蝕阻垢劑的製備方法，具體包括以下步驟:
[0024]1、緩蝕劑的製備，其包括以下步驟:
[0025]步驟一:向含有IOmL攜水劑和0.5g沸石的、已溶解均勻的油酸中緩慢加入二乙烯三胺，油酸和二乙烯三胺的摩爾比1:1.1，在160°c下攪拌，進行2h醯化反應，然後升溫至220°C，攪拌，進行環化反應6h，得到咪唑啉中間體；
[0026]步驟二:將咪唑啉中間體冷卻至70°C，攪拌，向咪唑啉中間體中加入季銨化試劑，咪唑啉中間體與季銨化試劑的摩爾比為1: 1.2，進行3h季銨化反應，得到咪唑啉季銨鹽緩蝕劑；
[0027]步驟三:將復配物與咪唑啉季銨鹽緩蝕劑進行復配，製備得到復配緩蝕劑。
[0028]2、阻垢劑的製備
[0029]本發明所採用的阻垢劑為聚天冬氨酸，其具體製備方法包括以下步驟:
[0030]步驟一:用20mL水溶解9.8g馬來酸酐，得到溶液，將溶液裝入燒瓶中，待溫度升至70-80°C時，在攪拌狀態下向燒瓶中緩慢加入銨鹽溶液，其中馬來酸酐與銨根離子的物質的量之比為1:1.2，反應1-2h ；
[0031]步驟二:在150°C下加熱燒瓶進行聚合反應，反應1-1.5h，，得到中間產物聚琥珀醯亞胺；
[0032]步驟三:待燒瓶冷卻後放入50_60°C的水浴中加熱，同時加入濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液將上述 聚琥珀醯亞胺溶解，使溶液PH>10，進行l_2h的水解反應；
[0033]步驟三:待溶液冷卻後，過濾，濾液用稀鹽酸調至中性，蒸發濃縮至5-10mL左右，加入無水乙醇析出產物，過濾烘乾，即得到聚天冬氨酸。
[0034]3、新型緩蝕阻垢劑的製備
[0035]將所述復配緩蝕劑、聚天冬氨酸和羥基乙叉二膦酸進行復配，即得到新型緩蝕阻垢劑。
[0036]實施例2
[0037]本實施例是根據實施例1所述的新型緩蝕阻垢劑及其製備方法，將質量比分別為O:80:10和質量比為0.5:80:0的緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸，在相同條件下進行實施例I給出的製備步驟，製備得到新型緩蝕阻垢劑，作為實施例1的對照組I和對照組2。
[0038]實施例3
[0039]將實施例1、對照組I和對照組2製備的新型緩蝕阻垢劑進行緩蝕性能和阻垢性能的評價。
[0040]緩蝕劑性能評價
[0041]參照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T5273-2000 「油田採出水用緩蝕劑性能評價方法」，採用經典失重法對實施例1、對照組I和對照組2製備的新型緩蝕阻垢劑進行緩蝕性能的評價。
[0042]該實驗的方法包括以下步驟:
[0043]製備模擬油田採油 現場的地層水樣，在常壓、45°C恆溫條件下，將之前已經處理好的試片(N80鋼片)放入恆溫待測地層水樣溶液中，地層水樣的添加量為20cm3/平方釐米試片表面積，加入實施例1、對照組I和對照組2製備的新型緩蝕阻垢劑l_3g/L，記錄緩蝕阻垢劑在模擬油田採油現場地層水樣對N80鋼片作用24小時後的腐蝕速率分別為:0.072mm/
a、0.086mm/a和0.073mm/a，其中，實施例1和對照組2所製備的新型緩蝕阻垢劑，符合標準Q/SY126-2007 「油田水處理用緩蝕阻垢劑技術要求」中緩蝕率小於0.076mm/a的要求。
[0044]阻垢性能評價
[0045]製備模擬油田採油現場的地層水樣，在地層水樣中加入濃度為20mg/L的實施例1、對照組I和對照組2所製備的新型緩蝕阻垢劑，混合均勻後，得到實驗水樣溶液；
[0046]將未加緩蝕阻垢劑的水樣和實驗水樣在160°C的恆溫乾燥箱中靜置12h後，從乾燥箱中取出並冷卻後，過濾，分別得到空白水樣和實驗水樣；
[0047]以未加緩蝕阻垢劑也未加熱的地層水樣作為原始水樣；
[0048]對照組I阻垢效果實驗:從原始水樣、空白水樣和實驗水樣中各移取20mL的液體分別置於250mL的錐形瓶中，採用EDTA絡合滴定法測定各水樣的鈣離子濃度，測得原始水樣的鈣離子濃度為147.32mg/L，空白水樣的鈣離子濃度為41mg/L，實驗水樣的鈣離子濃度為139.86mg/L，然後根據公式I計算阻垢率。
[0049]對照組2阻垢效果實驗:從原始水樣、空白水樣和實驗水樣中各移取20mL的液體分別置於250mL的錐形瓶中，採用EDTA絡合滴定法測定各水樣的鈣離子濃度，測得原始水樣的鈣離子濃度為147.32mg/L，空白水樣的鈣離子濃度為41mg/L，實驗水樣的鈣離子濃度為128.54mg/L，然後根據公式I計算阻垢率。
[0050]實施例1阻垢效果實驗:從原始水樣、空白水樣和實驗水樣中各移取20mL的液體分別置於250mL的錐形瓶中，採用EDTA絡合滴定法測定各水樣的鈣離子濃度，測得原始水樣的鈣離子濃度為147.32mg/L，空白水樣的鈣離子濃度為41mg/L，實驗水樣的鈣離子濃度為140.01mg/L，然後根據公式I計算阻垢率。
[0051]公式I
[0052]阻垢率=(實驗水樣的鈣離子濃度-空白水樣的鈣離子濃度)X 100%/ (原始水樣的鈣離子濃度-空白水樣的鈣離子濃度) [0053]計算實施例1、對照組I和對照組2製備的新型緩蝕阻垢劑的阻垢率，計算結果顯示其阻垢率分別為92.437%,92.436%和82.34%，其中實施例1和對照組I製得的新型緩蝕阻垢劑阻垢率> 90%，滿足油田阻垢劑要求，符合標準Q/SY126-2007 「油田水處理用緩蝕阻垢劑技術要求」中阻垢率大於90%的要求。
[0054]綜上所述，實施例1提供的質量比為0.5:80:10的緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸的新型緩蝕阻垢劑，其阻垢性能和緩蝕性能均達到90%以上，滿足油田用緩蝕阻垢劑的要求。
【權利要求】
1.一種新型緩蝕阻垢劑，其包括質量比為0.1-1:1-90:0.1-10的緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸，其中，所述緩蝕劑為復配緩蝕劑，其原料組成包括:油酸、二乙烯三胺、季銨化試劑、復配物，該復配緩蝕劑是使油酸和二乙烯三胺反應得到咪唑啉中間體，然後再與季銨化試劑反應得到咪唑啉季銨鹽緩蝕劑，最後加入復配物進行復配得到的。
2.根據權利要求1所述的新型緩蝕阻垢劑，其中，所述復配物為焦銻酸鉀。
3.根據權利要求1所述的新型緩蝕阻垢劑，其中，所述油酸和所述二乙烯三胺的摩爾比為 0.5-1:1.0-1.5。
4.根據權利要求1所述的新型緩蝕阻垢劑，其中，所述咪唑啉中間體與所述季銨化試劑的摩爾比為0.5-1:1.0-1.5 ;所述復配物和所述咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的摩爾比為1-3:20-50。
5.根據權利要求1所述的新型緩蝕阻垢劑，其中，所述阻垢劑為聚天冬氨酸。
6.權利要求1-5任一項所述的新型緩蝕阻垢劑的製備方法，其包括以下步驟: 步驟一:向含有攜水劑的油酸中加入二乙烯三胺，在150-180°C下攪拌，進行2-5h醯化反應，然後升溫至180-220°C，攪拌，進行環化反應4-8h，得到咪唑啉中間體； 步驟二:將咪唑啉中間體冷卻至70-80°C，攪拌，向咪唑啉中間體中加入季銨化試劑，進行3-4h季銨化反應，得到咪唑啉季銨鹽緩蝕劑； 步驟三:將復配物與所 述咪唑啉季銨鹽緩蝕劑進行復配，製備得到復配緩蝕劑； 步驟四:將復配緩蝕劑、阻垢劑和羥基乙叉二膦酸進行復配，得到新型緩蝕阻垢劑。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其中，所述季銨化試劑為氯化苄、硫酸二甲酯或氯乙酸鈉。
8.根據權利要求6所述的製備方法，其中，所述攜水劑為二甲苯或石油醚，所述攜水劑與油酸的質量比為1:3。
9.根據權利要求6所述的製備方法，其中，所述油酸中還添加有沸石，所述沸石與油酸質量比為1:50。
【文檔編號】C02F5/14GK103723843SQ201310684692
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】張群, 王浩, 鄭猛, 周飛, 梁凌燻, 郭韜, 張俊, 戴倩倩, 齊海鷹, 劉萬勇 申請人:中國石油天然氣股份有限公司