酸化缓蚀剂是油气井酸化、酸压过程中使用最为普遍的化学助剂。近年来,虽然高效酸化缓蚀剂的开发不断取得新的进展,但现有酸化缓蚀主剂基本仍以早期开发的曼尼希碱、杂环季铵盐为主。因此研制新型结构的酸化缓蚀主剂,开发更加经济高效、环境友好的新型酸化缓蚀剂产品是新时代油田化学工作者所面对的重要课题。这对于促进酸化缓蚀剂产品升级换代,提高缓蚀剂作用机理的认知具有重要意义。
本项目以相对应的前体季铵盐为原料,在添加氧化剂亚硝酸钠、溶剂异丙醇的条件下,合成得到13种具有酸化缓蚀性能的一系列吲哚嗪衍生物;对合成的吲哚嗪衍生物进行缓蚀性能评价和缓蚀机理研究,结果表明氯化苄基喹啉季铵盐衍生物(BQD)具有优异的缓蚀性能,其分子以5个共轭环状单元组成的共轭平面为基准,平行角度吸附于金属界面上,从而具有更优异的缓蚀性能;对性能优异的BQD进行合成路径优化,使合成产物粗产品中BQD含量可达到58%,同时以喹啉、氯化苄和乙醇为原料,通过简便的“一锅法”两阶段的反应,得到BQD含量较高的“一锅法”季铵盐粗产品直接作为缓蚀剂;对BQD进行复配性能研究发现乌洛托品和碘化钾分子能够有效的吸附填充在BQD与金属基底表面的间隙上,从而具有较好的缓蚀增效性能。以此建立了两种新型缓蚀剂复配体系: DS-1(配方为BQD纯品:乌洛托品:溶剂=10: 1: 31),在60℃-90℃时低于评价标准的缓蚀剂加量下,20%盐酸溶液中N80钢片的腐蚀速率仍优于评价标准要求,具有优异的缓蚀性能;HS-1(配方为 “一锅法”季铵盐缓蚀剂:乌洛托品:碘化钾:溶剂=10: 5: 2: 33),在100℃-120℃时,低于评价标准的缓蚀剂加量下对N80钢片具有优异的高温缓蚀效果。