[发明专利]磷酸酸化缓蚀剂

说明书

技术领域

本发明属于岩石基质酸化用缓蚀剂技术领域，具体涉及一种磷酸酸化缓蚀剂，其可作为油气井岩石基质酸化、发电厂、化工、冶金机械设备磷酸酸洗用缓蚀剂。

背景技术

岩石基质酸化技术是油井解堵和增产的重要技术，土酸是岩石基质酸化最常用的酸液体系。土酸与岩石反应，尤其是在地层温度稍高时，反应激烈，酸液消耗过快，造成酸液穿透距离短，同时对岩石的过度溶蚀导致地层抗压强度变小，严重时可导致地层坍塌，酸液中的氟元素与地层中金属离子反应易生成沉淀，堵塞地层，常规酸液与岩石反应后，残余酸液因酸度降低，铁、铝、硅等离子以沉淀析出，形成二次沉淀，堵塞地层，造成解堵或增产效果不明显，且有效期短。

磷酸是中等强度的三元酸，该酸的一级电离常数很小(7.5×10^-3)，比盐酸的电离常数低1万倍。因此，磷酸酸化液能延缓酸岩反应速率，增加酸液有效作用距离，实现地层深度酸化。当HCl/HF体系对砂岩地层进行酸化时，HF主要与粘土、长石等反应，消除了井筒周围较小区域内的油层污染，恢复或增大油层渗透率。但是，这些反应最终会导致CaF₂、Al(OH)₃、Si(OH)₄及Fe(OH)₃等沉淀生成。而磷酸酸化液体系克服了上述缺点，因为其中的多元酸/HF与碳酸盐岩反应生成氟代碳酸钙-磷石灰，很快在碳酸盐岩石表面形成一层覆盖膜，阻止碳酸盐继续溶解，减少CaF₂沉淀；在地层条件下，磷酸与碳酸盐岩反应时存在平衡：MCO₃+2H₃PO₄→M(H₃PO₄)₂+CO₂↑+H₂O，其中M为Ca²⁺或Mg²⁺。由于产物中的CO₂存在于地层中，使反应平衡向左移动，大大降低了磷酸的消耗速率。这样，既降低了CaF₂的沉淀，又能防止磷酸钙沉淀生成，从而减少地层伤害。残酸的pH值是影响沉淀的主要因素。据有关资料报道，AlF₃、Al(OH)₃在pH值为3～4时产生沉淀；Si(OH)₄和Fe(OH)₃在pH值为2～3时产生沉淀。磷酸酸化液中的磷酸与酸化产物磷酸二氢盐(Ca²⁺、Mg²⁺)形成缓冲溶液，使pH值保持在较低(小于3.0)的范围内。因此，无论是硅质砂岩或灰质砂岩的酸化处理，用磷酸酸化液均可防止上述沉淀，减少地层的二次伤害。因而磷酸酸化在油气井酸化解堵中具有很好的应用前景，但磷酸在高温下对N80钢的腐蚀也是非常的大，因而在磷酸酸化工艺过程中，为了减少对生产和储运设备的腐蚀，必须使用腐蚀抑制剂，也是应用推广磷酸酸化的技术关键。按照国家节能减排的要求和环保的要求，开发一种高效的腐蚀抑制剂具有一定的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种绿色环保的磷酸酸化缓蚀剂，该缓蚀剂所用原料易得、成本适中、易降解、对环境影响小、对N80钢材质的缓蚀效果显著。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该缓蚀剂由下述质量百分比的原料组成：

上述的磷酸酸化缓蚀剂优选由下述质量百分比的原料组成：

上述的咪唑啉吡啶化合物为结构式如下所示的2-(1-(氨乙基)咪唑啉-2-基)吡啶(式1)、3-(1-(氨乙基)咪唑啉-2-基)吡啶(式2)、4-(1-(氨乙基)咪唑啉-2-基)吡啶(式3)中的至少一种，其均由陕西省石油化工研究设计院提供。

上述的脂肪醇聚氧乙烯醚的分子式为RO[CH₂CH₂O]_nH，其中R表示C₁₂～C₁₈烃基，n表示聚合度，n的取值为10～25。

本发明磷酸酸化缓蚀剂的制备方法为：按照上述原料的质量百分配比，将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇、硫脲、甲基苯并三氮唑钠盐加入到30～60℃的水中，搅拌完全溶解后，再加入咪唑啉吡啶化合物，搅拌均匀即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：