喹啉季铵盐二聚体吲哚嗪衍生物的合成与酸化缓蚀性能

开发新型、高效酸化缓蚀剂是油气井酸化技术的研究重点之一。氯化苄基喹啉（BQC）是一种常用的酸化缓蚀剂，其二聚体衍生物BQD具有更高效的缓蚀性能。而BQD实际上是由其前体物质BQC经分子间1，3-偶极环加成反应而得到的一种二聚体吲哚嗪衍生物。参照1，3-偶极环加成反应条件，分别由溴化苯甲酰甲基喹啉季铵盐（PaQBr）及溴化乙酸乙酯基喹啉季铵盐（EAQBr）成功地合成了溴化苯甲酰甲基喹啉二聚体吲哚嗪衍生物（Di-PaQBr）和溴化乙酸乙酯基喹啉二聚体吲哚嗪衍生物（Di-EAQBr），通过增强前体季铵盐中α-H的活性提高了衍生物的产率。采用高分辨质谱（HRMS）以及核磁共振（NMR）等技术确认了两种二聚体吲哚嗪衍生物的结构，并由此证实了由两分子喹啉季铵盐经1，3-偶极环加成反应得到二聚体吲哚嗪衍生物的反应机理。通过静态失重法对比考察了两种喹啉季铵盐与相应二聚体吲哚嗪衍生物的缓蚀性能。衍生物在90℃、15%盐酸中对N80钢的缓蚀性能均明显优于相应前体物喹啉季铵盐，说明当杂环碱季铵盐转化为其二聚体吲哚嗪衍生物后，缓蚀性能可得到显著提高。     

一种新型复配酸化缓蚀剂对N80钢缓蚀性能的影响

为了研究新型复合酸化缓蚀剂对N80钢的缓蚀效果,以喹啉和氯化苄为原料,在不同温度下合成了喹啉季铵盐,并采用静态失重法和动电位极化曲线方法考察Ca2+及Ca2++Cu+的加入对合成的喹啉季铵盐在15%HCl溶液中对N80钢缓蚀效果的影响,并通过扫描电镜分析了N80钢在15%HCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,合成的喹啉季铵盐的缓蚀效果随着合成反应温度的升高而增强;Ca2+的加入能有效提高喹啉季铵盐在15%HCl溶液中对N80钢的缓蚀效果,但是未达到SY/T 5405—1996行业一级标准要求(腐蚀速率3 g/(m2·h));加入不同比例的Ca2++Cu+后,N80钢的腐蚀速率均小于行业一级标准要求;该复配缓蚀剂主要为混合抑制型缓蚀剂,90℃时对N80钢有较好的缓蚀效果,当温度升高到140℃时缓蚀效果并不理想,有点蚀坑出现。     

定量核磁共振氢谱法测定苄基喹啉季铵盐产品中二聚体的含量

目的 苄基喹啉季铵盐(BQC)是一种常用的酸化缓蚀剂，其合成中的副产物苄基喹啉季铵盐二聚体(BQD)被发现对金属腐蚀具有更高效的缓蚀作用。为了明确合成产物中BQD的有效含量，建立了测定BQD含量的定量核磁共振氢谱法。方法 通过合成并提纯得到了BQD,使用元素分析、质谱、核磁、红外等手段对其结构进行表征；以氘代氯仿作溶剂，选择化学位移在δ 12附近的BQD单峰和化学位移在δ 5附近的内标物二溴甲烷的单峰作为定量峰，根据两峰的面积之比，计算得到产物中BQD的有效含量。结果 合成产物中BQD质量分数为11.6%,与加入BQD纯品的比对实验结论基本一致。结论 建立的核磁共振氢谱内标法是一种简便、快捷、结果可靠的BQD含量检测方法。     

咪唑啉类缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

在一定条件下合成的多种咪唑啉和咪唑啉季铵盐缓蚀剂,对N80钢在12％的盐酸中有较好的缓蚀作用,其中合成的咪唑啉季铵盐的缓蚀性能更为优异。脂肪酸-乙二胺咪唑啉季铵盐在投加量为0.3％时,在12％盐酸(60℃,4小时)酸液中N80钢腐蚀速率已降为3.91g／m~2·h。该产品与缓蚀剂K复配后,缓蚀性能得到进一步提高,可以满足油田酸化作业要求。     

苄叉丙酮曼尼希碱的合成及其缓蚀性能研究

以甲醛、水合肼、苄叉丙酮等为原料,制备苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂。用红外光谱仪对其结构进行表征,并使用静态失重法评价其在质量分数为15%盐酸中对N80钢片的缓蚀性能,同时采用电化学方法研究了苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂的缓蚀机理。结果表明:在15%盐酸中,当缓蚀剂在酸液介质中质量分数为0.1%时,N80钢片腐蚀速率为0.433 8 g/(m~2·h),具有优异的缓蚀性能;该苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂属于阴极型缓蚀剂,且吸附行为可以用Langmuir吸附等温式表述;该缓蚀剂可以稳定吸附在N80碳钢表面,从而起到缓蚀作用。     

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

以苯乙酮、醛、硫脲等为原料合成曼尼希碱,曼尼希碱再与氯化苄进行季铵化反应,合成了曼尼希碱季铵盐缓蚀剂.通过正交试验确定了季铵化反应最佳条件,即曼尼希碱与氯化苄摩尔比1.5,反应温度50℃,反应时间2h.考察了缓蚀剂用量、腐蚀介质盐酸含量及腐蚀温度对曼尼希碱季铵盐缓蚀剂缓蚀性能的影响.结果表明,在缓蚀剂用量1.0％,腐蚀介质盐酸含量15％、腐蚀温度40℃,腐蚀时间4h及常压条件下,N80钢片的腐蚀速率为0.9 904 g/m2·h,表明曼尼希碱季铵盐缓蚀剂具有优异的缓蚀性能.     

影响曼尼希碱型酸化缓蚀剂性能的因素

采用静态失重法研究了曼尼希碱型酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响因素,采用扫描电子显微镜研究和分析了N 80钢片表面的腐蚀情况,还采用能谱法研究了N 80钢片腐蚀后组成的变化情况。结果表明,氯化钠、Fe3+质量浓度增大时腐蚀速率增大,缓蚀剂用量增大时腐蚀速率减小,盐酸含量增加时腐蚀速率增大,接触时间延长时腐蚀速率增大,温度降低时腐蚀速率减小;当缓蚀介质用量为500 mL,盐酸、缓蚀剂质量分数分别为15%,1.0%,90℃下处理4 h,N 80钢片的腐蚀速率为3.9887 g/(m2·h),可满足SY/T 5405—1996对酸化缓蚀剂一级品的质量要求。     

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

以甲醛、酮、有机胺和氯化苄为原料,在40～80℃反应合成了季铵化曼尼希碱缓蚀剂,用失重法评价了产物在质量分数为15%盐酸中对N-80钢片的缓蚀性能,用红外光谱仪表征了其结构。采用静态腐蚀速度评价方法对合成的缓蚀剂DS-17进行了评价,在15%盐酸中,当缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.71g/(m2.h),具有优异的缓蚀性能。合成产物与碘化钾、硫脲和六次甲基四胺复配后,对缓蚀性能具有增效作用,在15%盐酸中,复合缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.37g/(m2.h)。通过极化曲线测定,可以认为该缓蚀剂是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂。     

喹啉季铵盐与金属阳离子作为盐酸酸化缓蚀剂的协同作用

季铵盐类缓蚀剂与金属阳离子的协同缓蚀作用广泛应用于高温酸化缓蚀剂领域,开展相关研究对于诠释高温酸化缓蚀剂多组分协同作用机理具有重要意义。合成了喹啉季铵盐缓蚀剂,研究了不同浓度的Sb2O3,CuI及NiSO4与喹啉季铵盐在20%盐酸,140℃环境中对N80钢的协同作用效果。结果表明,最优化的缓蚀剂配方为2%(质量分数)喹啉季铵盐+0.5%(质量分数)Sb2O3。针对这一最优化配方,通过表面SEM,EDS及XRD分析,研究了两种缓蚀剂组分之间的协同缓蚀作用机理。研究结果表明,喹啉季铵盐与锑化物协同作用形成复合膜是缓蚀的主要原因。增效剂Sb2O3在固液界面还原为单质Sb,沉积于金属表面,与酸化缓蚀剂主剂(成膜物质,喹啉季铵盐)共同形成复合膜,达到缓蚀作用。     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及性能评价

采用硬脂酸、苯甲酸、月桂酸、二乙烯三胺和三乙烯四胺为原料,合成了多种咪唑啉及咪唑啉季铵盐缓蚀剂,对N80钢在的盐酸中有较好的缓蚀作用,其中合成的咪唑啉季按盐的缓蚀性能更为优异。咪唑啉季铵盐类型缓蚀剂MBT在投加量为0.5%时,在12%HCl(60℃,4h)酸液中,N80钢腐蚀速率为0.692g/(m2.h)。该产品与缓蚀剂复配后得到了缓蚀剂SE-1,缓蚀性能得到进一步提高,加量为2%时,在土酸(150℃,4h)介质中,N80钢片在的腐蚀速率为15.91g/(m2·h)。并用动电位扫描技术,对咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能进行了极化行为研究。     

曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂的合成与性能评价

以苄胺、苯乙酮、甲醛为原料合成了一种曼尼希碱,通过正交实验得到最佳合成条件：苯乙酮、甲醛、苄胺物质的量比1：1．5：1．5,反应时间10h,反应体系pH值2—3,反应温度90℃。最佳条件下合成的曼尼希碱与增效剂丙炔醇、碘化钾以质量比1：0．2：0．5复配,得到曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂。缓蚀性能考察实验结果表明,研制的曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。在15％的盐酸介质中,90℃下,缓蚀剂用量为1．O％时,钢片腐蚀速率仅为2．987g／（m^2·h）;当温度升高到150℃时,增加缓蚀剂用量到1．5％,腐蚀速率仅为3．646g/（^2·h）;含量低于20％的盐酸介质中,缓蚀剂用量为1．0％时,腐蚀速率低于4g/（m^2·h）。采用红外光谱对合成产物进行了表征。     

一种高效酸化缓蚀剂的合成及评价

根据曼尼希(Mannich)反应机理选用苯乙酮、甲醛、乙二胺为原料合成了一种适用于盐酸介质的高效酸化缓性剂,通过对反应物的摩尔比、反应时间、反应温度、pH值等进行实验分析,评价了产物的缓蚀性能.确定最有利的反应条件为:苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比2:2:1,pH值2-3,反应温度80℃,反应时间8h.合成出的缓性蚀与铁原...     

新型耐高温酸化缓蚀剂XAI-180的研发与性能评价

为了使缓蚀剂适用于高温深井酸化施工的恶劣工况,提高其高温缓蚀综合性能,以曼尼希碱季铵盐和喹啉季铵盐复配物作为缓蚀剂主剂,通过协同优选复配增效剂和助溶剂等辅剂,采用正交实验完成了高温酸化复合缓蚀剂XAI-180的配方设计,结合失重法和电化学测试分析法评价了XAI-180的缓蚀性能。研究结果表明:①自制的曼尼希碱季铵盐缓蚀剂与喹啉季铵盐缓蚀剂复配主剂形成了明显的协同效应,当两者配比为21∶5时,缓蚀效果为最佳;②高温缓蚀剂XAI-180是一种既可以抑制阴极反应,又可以抑制阳极反应的混合控制型缓蚀剂;③在加入5%酸化缓蚀剂XAI-180、180℃的条件下,N80钢片在盐酸浓度为20%的常规酸中腐蚀速度为70 g/(m~2·h),在0.4%胶凝剂和0.8%胶凝剂的体系中的腐蚀速率分别为92.3 g/(m~2·h)、95.8 g/(m~2·h)。结论认为,高温酸化缓蚀剂XAI-180在180℃、20%盐酸浓度的胶凝酸体系中具有配伍性好、缓蚀性强等优点,能满足180℃以上储层酸化压裂施工的要求。     

新型苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究

以苄叉丙酮、苯甲醛、氨基硫脲为原料合成曼尼希碱缓蚀剂,采用静态失重法、极化曲线法、电化学阻抗谱法(EIS)等方法研究了其在盐酸介质中对N80钢的缓蚀行为。结果表明:在60℃、10%HCl溶液中加入1%缓蚀剂,N80钢的腐蚀速率为0.7471 g/(m²·h);极化曲线表明该缓蚀剂为混合型缓蚀剂;缓蚀剂在钢表面的吸附遵循Langmuir的吸附等温线模型;分子动力学模拟结果表明,缓蚀剂分子可以平行地吸附在金属表面,有效地将金属表面和腐蚀介质隔开,从而起到缓蚀作用。     

二乙氨基甲基苯并三氮唑缓蚀剂的合成及其性能

以甲醛（质量分数为40%）、苯并三氮唑和二乙胺为原料,经反应合成曼尼希碱缓蚀剂二乙氨基甲基苯并三氮唑（简称DMBM）。合成DMBM的优化反应条件：甲醛、二乙胺、苯并三氮唑物质的量比为3∶2∶3,反应温度为25 ℃,反应时间为0.5 h。使用红外光谱仪和核磁共振仪对合成产物进行结构表征,釆用失重法考察其在10%盐酸溶液中对碳钢的缓蚀效果,结果表明：所合成的DMBM在酸性介质中有着良好的缓蚀效果;其通过分子中的苯并三氮唑环以及胺基上带孤对电子的N原子与金属表面发生吸附而抑制金属的腐蚀。在10%盐酸溶液中加入质量分数为2%的DMBM,测得50 ℃下碳钢的腐蚀速率为0.94 mm/a,缓蚀率为93%。极化曲线测试结果表明,DMBM是以抑制阳极腐蚀反应为主的混合型缓蚀剂。     

喹啉季铵盐与有机胺复配缓蚀剂的酸化缓蚀机理研究

笔者以喹啉季铵盐和有机胺为原料复配的缓蚀剂，能耐高温，耐浓盐酸，酸化缓蚀性能优良。文中应用电化学极化曲线法和吸附理论对这种缓蚀剂的缓蚀要进行了讨论，认为该缓蚀剂属于混合型缓蚀剂，它对金属腐蚀的阴，阳极过程同时起抑制作用。其原因是盐酸中的Ｃｌ－与该缓蚀剂中的有机阳离子以交错吸附方式吸附于金属铁表面，表面吸附力大，吸附膜稳定性强，缓蚀作用高。实验表明该缓蚀剂的缓蚀效率可达９２．４％以上。另外，缓蚀增效     

缝洞型油藏雾化酸深部酸化机理研究

缝洞型油藏发育大量溶洞和裂缝、非均质性强,酸化施工时酸液会优先进入并扩大溶洞,影响蚓孔延伸。针对注气开发的缝洞型油藏,提出雾化酸酸化工艺,雾化酸可有效沟通不连续的缝洞储集体,形成有利的油气渗流通道。为明确雾化酸井筒稳定流动界限,采用雾状流井筒流动模拟实验,发现在20℃、标准大气压、60 m3/h的气体注入速度、20mL/min的液体注入速度、0.5%的十二烷基苯磺酸钠雾化稳定剂浓度下,雾状流最为稳定。通过酸岩反应动力学实验,发现在130℃、转速为110 r/min、初始酸浓度为15%时,常规酸酸岩反应速度为20.12×10-6 mol/（cm2·s）,而雾化酸为1.87×10-6mol/（cm2 · s）,比常规酸小一个数量级,雾化酸具有优良的缓速效果。未添加缓蚀剂时,常规酸对N80钢的腐蚀速率为572.16 mm/a,而雾化酸为40.08 mm/a,不及常规酸的十分之一,雾化酸对管柱缓蚀效果显著。