油酸咪唑啉缓蚀剂合成动力学及性能研究
近年来，为提高油气采收率，CO2驱油技术得到广泛应用。随着注气时长及注气量的增加，CO2带来的腐蚀问题日益严重。咪唑啉缓蚀剂高效环保，对CO2腐蚀有较好的缓蚀作用。本文以油酸咪唑啉为研究对象，对其合成反应具体过程进行研究，对合成反应动力学进行初步计算。优化合成工艺，筛选缓蚀效果更佳的咪唑啉复配缓蚀剂。 (1)以油酸与二乙烯三胺为原料合成油酸咪唑啉，通过正交试验，得到咪唑啉合成最佳工艺条件:酸胺摩尔比1∶1.2，酰化温度160℃，酰化时间3h，环化温度220℃，环化时间4h，携水剂用量25％（占原料总体积）。 (2)在上述反应条件下对咪唑啉合成反应进程进行研究，将环化反应作为咪唑啉合成反应的反应控制步骤，以环化阶段反应物酰胺为研究对象，利用在线红外对环化过程中酰胺特征吸收峰强度随反应时间变化的情况进行监测，分析数据计算拟合得到环化温度220℃时的反应速率方程:r=0.09267×C酰胺2.33。 (3)通过静态失重法评价缓蚀剂缓蚀性能，结果表明，在60℃饱和CO2模拟油田水中，咪唑啉加量为150 mg/L时缓蚀效果最佳，缓蚀率可达74.35％，试样腐蚀速率由0.1537 mm/a下降为0.0387 mm/a。电化学测试表明咪唑啉缓蚀剂是抑制阳极腐蚀为主的混合型缓蚀剂。静态失重法与电化学测试均表明咪唑啉缓蚀性能随缓蚀剂用量的增加而提高，随温度的升高而降低。 (4)通过静态失重法考察油酸咪唑啉与其他药剂复配后的缓蚀效果。结果表明，OP-10、硫脲、碘化钾与油酸咪唑啉协同效果良好。对缓蚀剂进行多元复配，通过正交实验得到多元复配最佳方案:咪唑啉含量23％，分散剂OP-10 15％，增效剂硫脲1.6％，增效剂碘化钾为0.4％。当复配缓蚀剂IPTK加量为100 mg/L时，缓蚀率可达88.48％，试样腐蚀速率由0.1537 mm/a下降为0.0227 mm/a。 (5)对比咪唑啉和IPTK两种缓蚀剂的各项性能发现，在相同腐蚀环境下，IPTK缓蚀剂的缓蚀效果优于咪唑啉缓蚀剂。在缓蚀效果接近的情况下，IPTK缓蚀剂的用量要明显低于咪唑啉缓蚀剂。经复配后缓蚀剂的水溶性增强，复配缓蚀剂浸泡后的钢片表面接触角由54.5°增大到74.8°，缓蚀剂缓蚀性能得到提高。综上结果表明，IPTK缓蚀剂整体性能优于咪唑啉单体缓蚀剂，复配使咪唑啉的各项性能均有所改善。
油气开采;缓蚀剂;油酸咪唑啉;合成工艺;缓蚀性能
西安石油大学
硕士
化学工艺
宋绍富
2022
中文
TE980.5
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）