斷塊油&油；天然氣斷塊油氣田
2011三月
文章編號:1005-8907(2011)02-270-03。
壹種高效酸化緩蝕劑的合成與評價
五
挑選
要求
賈1蒲婉芬1賈胡1金1 2
(1.西南石油大學油藏地質與開發工程國家重點實驗室，四川成都610500；2.吉林油田公司新民采油廠，吉林松原138000)
根據曼尼希反應機理，選擇苯乙酮、甲醛和乙二胺為原料，合成了壹種適用於鹽酸介質的高效酸化緩蝕劑。
通過對反應物摩爾比、反應時間、反應溫度和pH值的實驗分析，評價了產品的緩蝕性能。最佳反應條件為:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩爾比為2∶2∶1，pH值為2～3，反應溫度為80℃，反應時間為8h。合成的緩蝕劑與鐵原子(離子)形成穩定的環狀絡合物，吸附在金屬表面，通過覆蓋效應起到緩蝕作用。80℃時，質量分數為1.0%的緩蝕劑在15%鹽酸溶液中對N-80鋼板的腐蝕速率僅為1.9368g·m-2h-1，達到SY/T 5405-1996標準。關鍵字
酸化；曼尼希堿；腐蝕抑制劑；腐蝕速率；價值評級
文件識別碼:a
中國圖書館分類號:TE39
高效酸化抑制劑的合成與評價
吳佳1蒲萬芬1賈虎1金楊法1王家興2
(1.西南石油大學油氣藏地質與開發國家重點實驗室，成都610500，
中國；2.中國石油吉林油田公司新民采油廠，松原138000)
文摘:根據曼尼希反應機理，以苯乙酮、甲醛和乙二胺為原料，合成了壹種適用於鹽酸介質的高效酸化緩蝕劑。通過分析反應物的摩爾比、反應時間、反應溫度和pH值，評價了產品的緩蝕性能。確定了最佳反應條件，即苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩爾比為2∶2∶1，pH值為2-3，反應溫度為80℃，反應時間為8h。緩蝕劑與鐵原子形成穩定的環狀絡合物，吸附在金屬表面，起到緩蝕和包覆作用。1.0%緩蝕劑在80℃HCL溶液中對N-80鋼板的腐蝕速率為1.936，8g/m2/h，達到SY/t 5405-1996評價標準壹級標準。它是壹種溶解分散能力強、使用濃度低、緩蝕效果好的酸化抑制劑。緩蝕效果能夠滿足碳酸鹽酸化的要求。
關鍵詞:酸化；曼尼希堿；抑制劑；腐蝕速率；性能賦值
隨著石油和天然氣的勘探開發，特別是針對低滲透儲層油氣田的開發，酸處理技術發展迅速。但在酸化過程中，酸會對油氣井設備和管道造成嚴重腐蝕。在酸中加入緩蝕劑可以有效抑制酸對設備的腐蝕。曼尼希堿緩蝕劑作為壹種適用於高溫濃鹽酸介質的緩蝕劑，因其良好的緩蝕性能而備受關註，是目前緩蝕劑的研究熱點。根據曼尼希反應(曼尼希)
1
1.1
實驗部分
藥物和儀器
藥物:鹽酸、苯乙酮、甲醛、乙二胺、無水乙醇(都是
分析純，成都科龍化工廠生產)。儀器:電動攪拌器、恒溫水浴、真空幹燥箱、三口燒瓶、冷凝管、腐蝕評價儀、恒壓滴液漏鬥、遊標卡尺。
反應)原理，由醛、酮和胺合成了曼尼希。
曼尼希堿，該產品具有耐高溫、酸溶性好、低
有毒高效，作為酸性介質緩蝕劑具有良好的開發應用價值[1]。
1.2緩蝕劑的合成
根據曼尼希反應機理，選擇乙二胺作為堿度。
苯乙酮作為壹種含有活性氫的酸性組分，與甲醛發生縮聚反應生成曼尼希堿。
引用格式:吳佳，蒲萬芬，賈虎，等.壹種高效酸化緩蝕劑的合成與評價[J].斷塊油氣田，2011，18 (2): 270-272。
吳佳，蒲萬芬，賈虎，等.高效酸化緩蝕劑的合成與評價[J ].斷塊石油和天然氣公司。氣田，2011，18(2):270-272。
18卷第2期，吳佳，等.壹種+0.2高效酸化緩蝕劑的合成與評價. 46686.68868868661
反應方程式是
壹個b
圖65438曼尼希堿分子中的+0環狀結構。
2.2pH值
實驗條件:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩爾比為2∶2∶1，
pH值設定為1，2，3，4，5，6，7，8，反應在80℃加熱6h。
實驗結果表明，當pH值為2 ~ 3時，緩蝕率為
向三口燒瓶中加入壹定量的乙二胺，並緩慢滴加。
調節15%鹽酸溶液的pH值，然後按壹定的摩爾比加入。
加入苯乙酮和甲醛，攪拌加熱回流壹定時間，得到紅棕色粘稠液體，減壓蒸餾除去未反應的物質，然後在無水乙醇和丙酮的混合溶液中重結晶，真空幹燥得到產物[2]。
98%;當pH為7時，緩蝕率僅為90.4%。隨著體系pH值的升高，緩蝕劑的緩蝕率降低，在pH值為2 ~ 3時合成。
該產品具有最佳的緩蝕性能。反應體系中適宜的pH值有利於醛和胺先反應生成曼尼希反應的中間體——亞甲基碳正離子，再與酮反應生成曼尼希堿[6]。
2.3反應時間
苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩爾比為2∶2∶1，pH值為2 ~ 2
1.3緩蝕率的測定
參見SY/T 5405-1996《酸化用緩蝕劑性能試驗》
3，在80℃下分別反應5、6、7、8和9小時。結果如圖2所示。
靜態腐蝕速率評價的方法和評價指標。將緩蝕劑加入到15%鹽酸溶液中，在高溫下反應4小時。實驗材料如下
N-80鋼板。
2
2.1
緩蝕劑合成的影響因素
不同摩爾比的合成單體
苯乙酮、甲醛和乙二胺以不同的摩爾比混合。
實驗表明，摩爾比分別為2∶2∶1，2∶1，1，1 ∶ 1，1 ∶ 2，65438。調節pH值至2 ~ 3，在80℃加熱回流6h。
實驗結果表明，由苯乙酮、甲醛和乙二胺按摩爾比2∶2∶1合成的曼尼希堿緩蝕效果最好，緩蝕率為9.4575g·m-2h-1+0，低於其他實驗組。原因有二。
表面:1)苯乙酮合成的曼尼希堿吸附在金屬上時，分子中的氧原子和氮原子同時與鐵原子(或離子)絡合，形成穩定的環狀絡合物，吸附在金屬表面[3]；2)分子中有壹個苯環。苯環上雖然沒有配位原子，但具有離域π鍵，其π鍵電子雲可以與金屬絡合，以化學吸附的形式吸附在金屬表面，覆蓋面積大，形成完整致密的保護膜[4]。苯乙酮和乙二胺以2∶1的摩爾比合成的曼尼希堿分子含有四個配位原子，可以與鐵原子形成1個五元環和兩個六元環，生成更穩定的螯合物吸附在金屬表面，表現出更好的緩蝕性能[5](見圖1b)。
圖2
反應時間對緩蝕劑緩蝕性能的影響
從圖2可以看出，在壹定範圍內，隨著反應時間的延長，緩蝕劑的緩蝕性能提高。但當反應持續9小時後，鋼板的腐蝕速率增大，緩蝕劑的緩蝕性能下降，因此8小時最佳。由於參與反應的反應物活性較弱，要求反應時間不能過短，否則反應不完全；如果反應時間過長，副產物過多，會影響產品的緩蝕性能[7]。
2.4反應溫度
實驗條件:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩爾比為2∶2∶1，
pH值為2 ~ 3，反應時間為8h，反應溫度控制在70℃，75℃，80℃，85℃，90℃。
實驗結果表明，隨著反應溫度的升高，緩蝕率增大，達到80℃後，緩蝕率基本保持在98.3%左右。
不
272斷塊油氣田2011年3月
它隨著溫度的升高而繼續增加。綜合考慮，80℃為最佳反應溫度。溫度較低時，大分子胺與甲醛縮合易生成席夫堿，碳碳雙鍵無法打開，與苯乙酮的親電加成反應無法繼續[8]；同時，由於曼尼希反應極其復雜，高溫容易產生副反應，影響產品的緩蝕性能。
[1]
參考
楊，趙秀太，邱廣民，等.我國酸化緩蝕劑研究現狀[J].石油化工的腐蝕與防護，2007，24 (5): 6-9。
楊，趙秀太，邱廣民，等.我國酸化緩蝕劑的發展現狀[J ].石油化工腐蝕與防護，2007，24(5):6-9。[2]
段，全紅平，張太良，等.酸化緩蝕劑HSJ-2的合成及緩蝕性能評價[J].天然氣勘探與開發，2006，32 (2): 49-51。
三
3.1
緩蝕性能的評價
緩蝕劑質量分數的影響
實驗條件:90℃恒溫水浴，緩蝕劑的質量分數測定如下
段，全紅平，張太良，等.酸化緩蝕劑2的合成及其緩蝕性能評價[J ].天然氣勘探與開發，2006，32(2):49-51。[3]
楊，黃。緩蝕劑[M]。北京:化學工業出版社，1989: 100-102。
0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%,1.0%。結果如圖3所示。
楊，黃。抑制劑[M ]。北京:化學工業出版社，1989:100-102。[4]
李，於洪江，王。壹種曼尼希堿式鹽酸酸化緩蝕劑的合成及緩蝕性能研究[J].油田化學，2008，25(2):118-121。
李，於洪江，王。鹽酸酸化用復合型曼尼希堿緩蝕劑的合成及性能研究[J ].油田化學，2008，25(2):118-121。[5]
王江，張偉。曼尼希堿的緩蝕行為及機理研究[J].精細石化工業，
2001,27(4):19-22.
不同質量分數緩蝕劑的緩蝕效果。
王江，張偉。曼尼希堿的緩蝕行為及緩蝕機理[J ].特種石化產品，2001，27(4):19-22。[6]
王，於洪江，李。[1]Mannig中堿性鹽酸酸化抑制劑的開發[J].尤氏大學學報:自然科學版，2007，22 (3): 77-79。
當緩蝕劑的質量分數增加時，鋼板的腐蝕速率從9.4575g·m-2h-1+0下降到4.3623g·m-2h-1+0，緩蝕率從0.05%下降到0.05%。
98.31%提高到99.23%，緩蝕性能增強，質量分數為
當0.9%~1.0%時，曲線趨於平緩。因此，緩蝕劑的質量分數
選擇0.9% ~ 1.0%。
王，於洪江，李。鹽酸酸化用曼尼希緩蝕劑的研究與開發[J ].Xi尤氏大學學報:自然科學版，
3.2溫度的影響
實驗條件:不同溫度下緩蝕劑的質量分數為1.0%。
2007,22(3):77-79.[7]
唐浩，李建波，劉莉，等.酸化緩蝕劑的制備及性能研究[J].精細石油化工進展，2008，3 (9): 4-6。
在恒溫水浴中反應4小時。
實驗結果表明，鋼板在80℃時的腐蝕速率為1.9368g·m-2h-1；鋼板在90℃時的腐蝕速率為2.3864g·m-2h-1。隨著溫度的升高，鋼板的腐蝕速率增加，90℃後增加明顯。這是因為緩蝕劑分子在金屬表面的吸附是壹個放熱過程，溫度的升高不利於吸附，隨著溫度的升高腐蝕反應速率加快[9]。100℃以下緩蝕效果很好，耐溫性好，達到評價標準壹級指標。
[9][8]
唐浩，李建波，劉力，等.酸化緩蝕劑的制備及性能研究[J ].北京:中國石油化工大學，2002 .精細石油化工進展，2008，3(9):4-6。
王寶峰，胡恩安。低傷害高溫酸化抑制劑AI-811的研制及機理研究[J].腐蝕科學與防護技術，2001，19 (5): 296-299。
王寶峰，胡恩安。油井高溫酸化緩蝕劑AI-811的性能研究[J ].腐蝕科技保護，2001，19(5):296-299。
張玉瑩，宋全喜。酸化緩蝕劑CIDS-1的研制[J].山東化工，1996，
13(4):14-16.
張玉瑩，宋全喜。油田酸化緩蝕劑CIDS-1的研究[J ].山東化工，1996，13(4):14-16。
4結論
合成該曼尼希堿緩蝕劑的最佳反應條件為:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩爾比為2∶2∶1，體系pH值為2 ~ 3，反應溫度為80℃，反應時間為8h。
2)曼尼希堿緩蝕劑是壹種高效的酸化緩蝕劑，緩蝕速度較慢。
腐蝕效果能夠滿足碳酸鹽巖酸化施工的要求。
收貨日期:2010-06-03；修改日期:2011-01-14。
作者簡介:吳佳，男，出生於1985，2009年畢業於西南石油大學。
我是壹名化工專業的研究生，研究方向是三次采油技術。電子郵件:
wj 13807612 @ 126 . com .
(編輯孫偉)