一種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其製備方法
2023-06-30 06:55:26 1
專利名稱：一種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其製備方法。特別適用於 抑制高溫高壓二氧化碳引起的腐蝕。
背景技術：
二氧化碳常為天然氣或石油伴生氣的組分存在於油氣中。CO2溶入水後對鋼鐵有 極強的腐蝕性。在相同的PH值下二氧化碳的總酸度比鹽酸高，對鋼鐵的腐蝕比鹽酸嚴重。 二氧化碳腐蝕可能使油氣井的壽命大大低於設計壽命，低碳鋼的腐蝕速率可高達7mm/a，有 時甚至更高。在國外，早有關於CO2引起鋼鐵迅速的全面腐蝕和嚴重的局部腐蝕，使得管道 和設備發生早期腐蝕失效的事例報導。在國內也有不少二氧化碳腐蝕失效的事例，例如，華 北油田的一口井下的N80油管被腐蝕得千瘡百孔，形同篩網，僅使用18個月就不得不報廢。 中原油田文-23氣田開發十餘年，隨著開採時間延長，CO2腐蝕問題越來越嚴重，1995年以 來，該氣田已有10 口井，17井次發生油管腐蝕穿孔斷裂事故。大量的研究結果表明溫度和分壓是二氧化碳腐蝕的重要參數，在100°C附近，出現 高的腐蝕速率和嚴重的局部腐蝕。當CO2分壓低於0. 483MPa時，易發生CO2的均勻腐蝕； 當分壓在0. 483MPa 2. 07MPa之間則可能發生不同程度的小孔腐蝕；當分壓大於2. 07MPa 時，發生嚴重的局部腐蝕。目前，國內抗高溫高二氧化碳分壓腐蝕的緩蝕劑較少，存在使用 濃度高、效果差等問題。本發明目的在於研製一種新型抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，使其能在金 屬表面形成一層有效保護膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度汙水對金屬的腐蝕。本 發明的緩蝕劑可用於高溫和高二氧化碳分壓的油井中，具有使用量少，效果高。
發明內容
本發明的任務是提供一種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，使其能在金 屬表面形成一層有效保護膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度汙水對金屬的腐蝕。本 發明同時提供製備這種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑的方法。實現本發明的技術方案是本發明提供的這種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，以其總重量為基準 含有硫代咪唑酮衍生物 1-80重量％ 烷基季銨鹽 1-50重量％ 含硫低分子有機物0. 01-20 重量 ％ 水 0-70重量％非離子表面活性劑 0-30重量％ 有機溶劑 0-70重量％
炔醇0-20重量％本發明緩蝕劑中的硫代咪唑酮衍生物通過下述方法合成將胺類有機物、有機溶 劑同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，常溫下，用滴液裝置滴加二硫化碳，完畢後，加 熱到60-80度，回流10-12小時，冰浴冷卻至室溫，沉澱用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生 物，其中胺類有機物、溶劑和二硫化碳的重量用量比為3 1 4，所述的胺類有機物為乙二 胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羥基乙二胺。本發明緩蝕劑中的烷基季銨鹽通過下述方法合成將烷基胺、有機溶劑、氯化苄同 時加入到配有冷凝回流器的反應器中，在100-120度下反應4-6小時；降溫，加入有機溶劑 攪拌，冷卻至室溫後得到的產物即為烷基季銨鹽，其中烷基胺、有機溶劑和氯化苄的重量用 量比為2 2 1，所述的烷基胺為Cl C20飽和烷基胺或Cl C20不飽和烷基胺。本發明緩蝕劑中的含硫低分子有機物為硫胺、硫脲、硫醇、噻吩中的一種或其衍生 物。本發明緩蝕劑中的非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。本發明緩蝕劑中的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇。本發明緩蝕劑中的炔醇為丙炔醇、丁炔醇或己炔醇。本發明提供的這種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑的製備方法是將硫 代咪唑酮衍生物、烷基季銨鹽、含硫低分子有機物、水、非離子表面活性劑、有機溶劑、炔醇 按以下比例混合硫代咪唑酮衍生物 1-80重量烷基季銨鹽1-50重量％含硫低分子有機物 0.01-20重量水0-70 重量 ％非離子表面活性劑 0-30重量％有機溶劑0-70重量％炔醇0-20重量％本發明製備方法中所述的硫代咪唑酮衍生物通過下述方法合成將胺類有機物、 有機溶劑同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，常溫下，用滴液裝置滴加二硫化碳，完畢 後，加熱到60-80度，回流10-12小時，冰浴冷卻至室溫，沉澱用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮 衍生物，其中胺類有機物、溶劑和二硫化碳的重量用量比為3 1 4，所述的胺類有機物為 乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羥基乙二胺。本發明製備方法中所述的烷基季銨鹽通過下述方法合成將烷基胺、有機溶劑、氯 化苄同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，在100-120度下反應4-6小時；降溫，加入有 機溶劑攪拌，冷卻至室溫後得到的產物即為烷基季銨鹽，其中烷基胺、有機溶劑和氯化苄的 重量用量比為2 2 1，所述的烷基胺為Cl C20飽和烷基胺或Cl C20不飽和烷基 胺。本發明製備方法中所述的含硫低分子有機物為硫胺、硫脲、硫醇、噻吩中的一種或 其衍生物；所述的非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；所述的有 機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇；所述的炔醇為丙炔醇，丁炔醇或己炔醇。本發明提供的這種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，使其能在金屬表面 形成一層有效保護膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度汙水對金屬的腐蝕。本發明的 緩蝕劑可用於高溫和高二氧化碳分壓的油井中，具有使用量少，效果高等特點。具體事實方式下面將通過具體的實施例來更詳細的描述本發明。但是，這些實施例並不是用來 以任何方式限制本發明的範圍。實施例1該實施例用於製備腐蝕介質。將2克碳酸氫鈉、0. 3g硫酸鈉、0. 2g氯化鈣、0. 2g氯化鎂、13g氯化鈉加入到IOOOg 水中，攪拌使氯化鈉完全溶解，即可得到3. 0重量％的氯化鈉溶液作為腐蝕介質。實施例2該實例用來製備硫代咪唑酮衍生物將120g乙二胺，40g乙醇放入500ml的反應釜中，在回流冷凝並攪拌的條件下，於 室溫，緩慢滴加160g 二硫化碳。完畢後，接通電源，加熱到60°C，回流10小時。得到產物冰 浴冷卻，沉澱用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生物。實施例3該實例用來製備硫代烷基季銨鹽將120g十八烷基胺，50g乙醇、氯化苄60g放入500ml的反應釜中，在回流冷凝並 攪拌的條件下，在100°C下反應4小時，降溫，加入70g乙醇溶劑攪拌，冷卻後得到的產物即 為烷基季銨鹽。實施例4該實施例用於製備本發明提供的緩蝕劑將4g硫脲和20g異丙醇加入36g 60°C的水中，待其完全溶解後，加入IOg聚氧乙 烯醚混合均勻，然後再加入實施例2製得的15g咪唑酮衍生物和實施例15g烷基季銨鹽，混 合均勻即得到本發明提供的緩蝕劑。實施例5該實施例用於製備本發明提供的緩蝕劑將實施例2製得的25g咪唑酮衍生物和實施例20g烷基季銨鹽、8g聚氧乙烯醚、 37g異丙醇一起加入到IOg 50°C的水中，混合均勻即得到本發明提供的緩蝕劑。實施例6該實施例用於製備本發明提供的緩蝕劑將實施例2製得的35g咪唑酮衍生物、IOg聚氧乙烯醚、30g異丙醇、15g乙二醇、 IOg丙炔醇一起在70°c下混合，混合均勻即得到本發明提供的緩蝕劑。測試結果實施例4-6用於測定本發明提供的緩蝕劑對高溫高壓二氧化碳腐蝕的效果，使用 水樣為實例1中所述水樣，試驗液體流速lm/s。根據中華人民共和國石油天然氣行業標準 SY/T5273-2000，對腐蝕前後的鋼片進行失重分析，計算腐蝕速率。結果如表1所示
權利要求
1. 一種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，其特徵在於，該緩蝕劑以其總重量 為基準含有硫代咪唑酮衍生物 烷基季銨鹽 含硫低分子有機物 水非離子表面活性劑 有機溶劑 炔醇1-80重量％ ； 1-50重量％ 0. 01-20 重量 ％ 0-70重量％ 0-30重量％ 0-70重量％ 0-20重量％
2.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其特徵在於，所述的硫代咪唑酮衍生物通過下述 方法合成將胺類有機物、有機溶劑同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，常溫下，用滴 液裝置滴加二硫化碳，完畢後，加熱到60-80度，回流10-12小時，冰浴冷卻至室溫，沉澱 用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生物，其中胺類有機物、溶劑和二硫化碳的重量用量比為 3:1:4。
3.根據權利要求2所述的緩蝕劑，其特徵在於，所述的胺類有機物為乙二胺、二乙烯三 胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羥基乙二胺。
4.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其特徵在於，所述的烷基季銨鹽通過下述方法合成 將烷基胺、有機溶劑、氯化苄同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，在100-120度下反應 4-6小時；降溫，加入有機溶劑攪拌，冷卻至室溫後得到的產物即為烷基季銨鹽，其中烷基 胺、有機溶劑和氯化苄的重量用量比為2 2 1。
5.根據權利要求4所述的的緩蝕劑，其特徵在於，所述的烷基胺為Cl C20飽和烷基 胺或Cl C20不飽和烷基胺。
6.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其特徵在於，所述的含硫低分子有機物為硫胺、硫 脲、硫醇、噻吩中的一種或其衍生物；所述的非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基 酚聚氧乙烯醚；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇；所 述的炔醇為丙炔醇，丁炔醇或己炔醇。
7.權利要求1所述的緩蝕劑的製備方法是將硫代咪唑酮衍生物、烷基季銨鹽、含硫低 分子有機物、水、非離子表面活性劑、有機溶劑、炔醇按以下比例混合硫代咪唑酮衍生物 烷基季銨鹽 含硫低分子有機物 水非離子表面活性劑 有機溶劑 炔醇1-80重量％ ； 1-50重量％ 0. 01-20 重量 ％ 0-70重量％ 0-30重量％ 0-70重量％ 0-20重量％
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述的硫代咪唑酮衍生物通過下述 方法合成將胺類有機物、有機溶劑同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，常溫下，用滴 液裝置滴加二硫化碳，完畢後，加熱到60-80度，回流10-12小時，冰浴冷卻至室溫，沉澱 用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生物，其中胺類有機物、溶劑和二硫化碳的重量用量比為3:1: 4，所述的胺類有機物為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羥基乙二胺。
9.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，其特徵在於，所述的烷基季銨鹽通 過下述方法合成將烷基胺、有機溶劑、氯化苄同時加入到配有冷凝回流器的反應器中，在 100-120度下反應4-6小時；降溫，加入有機溶劑攪拌，冷卻至室溫後得到的產物即為烷基 季銨鹽，其中烷基胺、有機溶劑和氯化苄的重量用量比為2 2 1，所述的烷基胺為Cl C20飽和烷基胺或Cl C20不飽和烷基胺。
10.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述的含硫低分子有機物為硫胺、 硫脲、硫醇、噻吩中的一種或其衍生物；所述的非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚或烷 基酚聚氧乙烯醚；所述的有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇； 所述的炔醇為丙炔醇，丁炔醇或己炔醇。
全文摘要
本發明提供了一種用於抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其製備方法，該緩蝕劑以其總重量為基準含有硫代咪唑酮衍生物1—80重量%；烷基季銨鹽1-50重量%；含硫低分子有機物0.01—20重量%；水0—70重量%；非離子表面活性劑0—30重量%；溶劑0—70重量%；炔醇1—20重量%；本發明提供的緩蝕劑具有良好的抗高溫高壓二氧化碳腐蝕的效果，能在金屬表面形成一層有效保護膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度汙水對金屬的腐蝕，可用於高溫和高二氧化碳分壓的油井中。
文檔編號C23F11/16GK102071427SQ201010587348
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者萬雷鳴, 付朝陽, 劉長宇, 王峰, 郭興蓬, 黃天傑 申請人:中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司採油工藝研究院, 華中科技大學