[發明專利]一種聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸鹽緩蝕劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201811568716.6
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109371401B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 李俊莉;張穎;程雯;任海晶;李移樂;王曉暉;李霽陽
• 申請（專利權）人: 陜西省石油化工研究設計院
• 主分類號: C07D247/02
• 分類號: C07D247/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸鹽緩蝕劑及其制備方法，該緩蝕劑的結構式為式中R代表碳鏈數為C₁₁～C₁₇的飽和烷基、單烯基或雙烯基，n為5～15的整數；其先是以長碳鏈羧酸與二乙烯三胺為原料合成長碳鏈咪唑啉中間體，接著在堿性條件下與環氧乙烷進行加成反應生成聚氧乙烯醚咪唑啉，最后與3?氯?2?羥基丙磺酸鈉進行季銨化反應制備而成。本發明緩蝕劑結構中引入活性基團?OH和?SO₃^?，使其在水中具有良好溶解性，在金屬表面吸附活性大大增強，顯示出優良的緩蝕性能；且其生物降解性良好、毒性低，屬于環境友好型緩蝕劑。本發明緩蝕劑不但可應用于含CO₂和H₂S的油田采出水介質，而且可應用于CO₂驅油體系的高溫高壓介質中以減緩流體對碳鋼的腐蝕。

技術領域

本發明屬于精細化工產品技術領域，具體涉及一種聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸鹽緩蝕劑，以及該緩蝕劑的制備方法。

背景技術

將CO₂注入油層，不僅封存了CO₂，還可以大幅度提高油氣田采收率，達到CO₂減排和油藏高效開發的雙贏目的。隨著注CO₂驅油工程在國內外的大力開展，CO₂對注入系統、井下管柱、生產系統管網等低碳鋼設備的腐蝕問題越來越突出。采用緩蝕劑技術來抑制油氣田中普遍存在的CO₂腐蝕具有投資低、用量少和無需改變原有設備和工藝流程等優勢，在油氣田中得到廣泛應用。試驗發現，咪唑啉及其衍生物相容性好，熱穩定性高，毒性低，能阻垢殺菌，且與其它助劑復配后有很好的抑制CO₂腐蝕的作用，屬于環境友好型緩蝕劑。

大多數咪唑啉的應用都是在水溶液中進行的，常規的咪唑啉一般水溶性較差，因此將其季銨化轉化為咪唑啉季銨鹽是提高咪唑啉類緩蝕劑水溶性的主要技術途徑。目前常用的季銨化試劑大多為氯化芐、氯乙酸鈉、硫酸二乙酯、氨基磺酸等，由于其季銨鹽的極性水平不足以保證整個咪唑啉分子較好水溶性，因而其穩定性較差，長期儲存易導致分層現象。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有良好的水溶性，并且性能穩定，對于含CO₂和H₂S的油田采出水介質，或CO₂驅油體系中的高溫高壓介質引起的腐蝕具有很強的抑制能力的聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸鹽緩蝕劑，并為該緩蝕劑提供一種制備方法。

針對上述目的，本發明所采用的聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸鹽的結構式如下所示：

式中R代表碳鏈數為C₁₁～C₁₇的飽和烷基、碳鏈數為C₁₁～C₁₇的單烯基、碳鏈數為C₁₁～C₁₇的雙烯基中任意一種，n為5～15的整數。

上述結構式中，優選R代表十一烷基、4-十一碳烯基、十三烷基、十五烷基、十五碳烯基、8,11-十五碳二烯基、9-十六碳烯基、十七烷基、8-十七碳烯基、8,11-十七碳二烯基中的任意一種。

本發明聚氧乙烯醚咪唑啉磺酸鹽緩蝕劑的制備方法為：

1、以二甲苯為溶劑，將式I所示的長碳鏈羧酸和二亞乙基三胺在140～200℃下回流反應4～6h，待脫出理論脫水量的85％以上時，旋轉蒸發除去二甲苯，得到式II所示的1-胺乙基-2-長碳鏈基咪唑啉中間體。

2、將上述步驟1中得到的1-胺乙基-2-長碳鏈基咪唑啉中間體和堿在N₂保護下攪拌升溫至100～120℃，然后通入環氧乙烷氣體，繼續恒溫攪拌30～45min，停止通氣，分離純化，得到式III所示的聚氧乙烯醚咪唑啉。