一種油田用注水緩蝕劑的製作方法

2023-05-30 18:25:11

專利名稱：一種油田用注水緩蝕劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬材料的防腐技術，特別涉及適用於油田汙水管線、注水管線及注水井油管表面防腐的油田注水緩蝕劑及其製備方法。
注水開採是油田提高原油採收率的一種重要方式，通常注水之源有地下水、地面水和從原油中脫出的含油汙水。就含油汙水而言，由於其成本低且方便易得，所以是各油田應用最廣的水源之一。但是，由於含油汙水的礦化度和水溫較高，且往往攜帶有CO2、H2S及溶解氧等多種腐蝕性介質，因此，對汙水處理裝置和注水管線的腐蝕十分嚴重。據統計，即使一個小油田，每年因腐蝕所造成的直接和間接經濟損失就有數以百萬計。
在高礦化度汙水回注系統中，通常多採取汙水密閉處理工藝與添加緩蝕劑相結合的措施。如目前國內某些油田使用的IMC-30-G、IMC-932緩蝕劑(多元醇磷酸酯類)(參見《油田化學》16(3)273-277，1999)、CT2-7緩蝕劑(有機胺鹽和有機胺與增效添加劑複合而成，參見《油田化學》8(4)321-326，1991)、KW-204、KS-1緩蝕劑等(咪唑啉衍生物類)。然而，由於緩蝕劑使用對腐蝕介質具有很強的針對性，特別是那些含有CO2的高礦化度汙水對緩蝕劑的要求更為苛刻，因此，現有的一些緩蝕劑品種還遠遠不能滿足油田汙水回注要求，不是存在著緩蝕效率低、使用量大的缺陷，就是存在著使碳鋼產生點狀腐蝕等原因。
本發明的目的在於研製一種適用於油田注水介質的緩蝕劑，該緩蝕劑能夠在一定溫度、含有CO2的高礦化度汙水環境中，對金屬管道和設備進行有效保護。且其在工業化生產和應用過程中，具有用量少、效率高、低毒、無異味、製造簡便及成本低廉等特點。
本發明提供了一種油田注水緩蝕劑，該緩蝕劑是一種水溶性的相間型吸附產品。所述緩蝕劑包括(A)70-80％(重量)咪唑啉季銨化衍生物，(B)5-10％(重量)炔醇，(C)3-5％(重量)鹼金屬碘化物1，(D)0.5-1％(重量)鹼金屬碘化物2，及(E)10-20％(重量)溶劑。
其中，炔醇為C3-C6炔醇，優選丙炔醇；溶劑為乙醇、異丙醇、乙二醇或水。
所述緩蝕劑中的咪唑啉季銨化衍生物的結構通式為
其中，R為C12-C20烷基或烯基。
咪唑啉的季銨化目的在於使油溶性的咪唑啉轉化為水溶性的衍生物。目前其合成方法有氯乙酸鈉法、氯乙酸-氯乙酸鈉法、氯乙酸法(《表面活性劑工業》，1986，No.3，8-12)等。一般這類反應主要針對由羥乙基乙二胺合成的2-烷基-1-羥乙基咪唑啉，其最終產物的pH值控制在8.5-9.5左右。然而，對於合成本發明咪唑啉季銨化衍生物的中間體而言，按照上述終點控制(即pH值控制在8.5-9)所得產物已成土黃色膏狀物，很難溶於水，因此，本發明在咪唑啉的季銨化問題上，進行了重大改進，使反應最終產物的pH值控制在4-5左右。
上述咪唑啉季銨化衍生物通過下述方法合成(1)合成咪唑啉中間體將脂肪酸、部分多胺和攜水溶劑(如甲苯或二甲苯)同時加入到帶有攪拌和蒸餾裝置的反應器中，在145℃～175℃下反應3小時後，再向反應器中滴加另一部分多胺，繼續升溫，於240℃～260℃下反應2-5小時，得到咪唑啉中間體，其酸值低於5mg KOH/g。(2)合成咪唑啉季銨化衍生物將氯乙酸溶於水中配成溶液，然後將此溶液加入到帶有攪拌器、溫度計和蒸餾裝置的反應器中，升溫至90～100℃，然後慢慢地滴加咪唑啉中間體進行反應，整個滴加時間控制在2-3小時，反應後得咪唑啉的季銨化衍生物。該產物呈棕色透明液體狀，pH值為4-5，易溶於水。
本發明還提供了製備上述緩蝕劑的方法，該方法包括將上述合成得到的咪唑啉季銨化衍生物與炔醇、鹼金屬碘化物1、鹼金屬碘化物2及溶劑按所述比例混合，攪勻即可得到本發明的緩蝕劑產品。
本發明緩蝕劑產品在「四高一低」(「四高」是指高含CO2、高Cl-、高礦化度及高含鐵；「一低」是指低pH值)的汙水介質環境中，與40-90℃下，可對注水管線和汙水管線的腐蝕進行有效控制，用量僅為30-60ppm，緩蝕率可達85％以上。
實施例為了進一步闡述本發明油田注水緩蝕劑及其製備方法，本發明給出了下述幾個實施例；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。下面給出具體的實施例。
實施例1將110g十四烷基酸、38g二乙烯三胺和20g甲苯同時加入到帶有攪拌和蒸餾裝置的反應器中，在165℃下反應3小時後，再向反應器滴加38g二乙烯三胺，繼續升溫，於240℃～260℃下反應3小時，得到2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中間體。
取重量百分比為21.5％的氯乙酸溶液300g，加入到帶有攪拌器、溫度計及冷凝器的四口燒瓶中，在90-100℃下緩慢滴加140g的2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中間體進行反應，整個滴加與反應時間為3小時，冷卻後得到咪唑啉的季銨化衍生物。
將2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉季銨化衍生物、炔醇、鹼金屬碘化物和異丙醇溶劑按所需比例相互混合，攪拌均勻，製得水溶性注水緩蝕劑。
實施例2將100g油酸、55g二乙烯三胺、15g甲苯，按實施例1類似的方法反應製得2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉中間體。
取重量百分比為21.5％的氯乙酸溶液300g，在90-100℃下與170g的2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉中間體進行反應，得到2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季銨化衍生物。
將2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季銨化衍生物、己炔醇、鹼金屬碘化物和水按所需比例復配，得到本發明的緩蝕劑產品。
實施例3為了檢驗本緩蝕劑對高含CO2的高礦化度汙水腐蝕介質的抑制作用效果，在實驗室內利用高溫高壓釜模擬現場環境對其緩蝕效果進行了評價。試驗所採用的介質為總礦化度為2.34×105mg/l、Cl-含量為1.4×105mg/l油田注入水，材質為油田常用的N80、P110、P105、SM110等。
表1給出了不同濃度下的該緩蝕劑在50℃、CO2分壓為0.1Mpa的介質溶液中的評定結果，試驗時間為72小時，材料為N80鋼。
表1不同濃度下的靜態評價試驗結果
表2給出了該緩蝕劑在40℃下、CO2分壓為2.5Mpa的腐蝕介質溶液中對不同材質的緩蝕效率評定結果，試驗時間為72小時，緩蝕劑濃度為100ppm。
表2本發明緩蝕劑對不同材質保護效果評定結果
綜上所述，本發明的緩蝕劑產品是一種水溶性的化學藥劑，它可在含CO2的汙水環境中對目前油田現場所採用的多種碳鋼材料表面進行有效保護。且該緩蝕劑具有用量少、吸附膜壽命長、無汙染、無異味等特點。
權利要求
1.一種油田注水緩蝕劑，該緩蝕劑包括(A)70-80％(重量)咪唑啉季銨化衍生物，(B)5-10％(重量)炔醇，(C)3-5％(重量)鹼金屬碘化物1，(D)0.5-1％(重量)鹼金屬碘化物2，及(E)10-20％(重量)溶劑，其中，炔醇為C3-C6醇；溶劑為乙醇、異丙醇、乙二醇或水；所述咪唑啉季銨化衍生物的結構通式為
其中，R為C12-C20烷基或烯基。
2.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的咪唑啉季銨化衍生物通過下述方法合成將脂肪酸、部分多胺和攜水溶劑(如甲苯或二甲苯)同時加入到帶有攪拌和蒸餾裝置的反應器中，在145℃～175℃下反應3小時後，再向反應器中滴加另一部分多胺，繼續升溫，於240℃～260℃下反應2-5小時，得到咪唑啉中間體；將氯乙酸溶於水中配成溶液，然後將此溶液加入到另一帶有攪拌器、溫度計和蒸餾裝置的反應器中，升溫至90～100℃，然後慢慢地滴加咪唑啉中間體進行反應，整個滴加時間控制在2-3小時，反應後得咪唑啉季銨化衍生物。
3.根據權利要求2所述的緩蝕劑，其中所述的咪唑啉中間體的酸值低於5.0mg KOH/g。
4.根據權利要求2所述的緩蝕劑，其中所述的咪唑啉季銨化衍生物的pH值為4-5。
5.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的炔醇為丙炔醇。
6.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的溶劑為異丙醇或水。
7.根據權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的溶劑為水。
8.製備權利要求1所述的緩蝕劑的方法，該方法包括將由權利要求2得到的咪唑啉季銨化衍生物與炔醇、鹼金屬碘化物1、鹼金屬碘化物2及溶劑按權利要求1所述的比例混合，攪勻即可。
全文摘要
本發明提供了一種油田注水緩蝕劑及其製備方法。所述緩蝕劑包括:(A)70—80%(重量)咪唑啉季銨化衍生物,(B)5—10%(重量)炔醇,(C)3—5%(重量)鹼金屬碘化物1,(D)0.5—1%(重量)鹼金屬碘化物2以及(E)10—20%(重量)溶劑。該緩蝕劑能夠在一定溫度、含有CO
文檔編號C09K15/00GK1277241SQ00109688
公開日2000年12月20日 申請日期2000年6月21日 優先權日2000年6月21日
發明者張玉芳, 路民旭 申請人:中國石油天然氣總公司石油管材研究所