专利名称：一种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂及其制备方法。特别适用于 抑制高温高压二氧化碳引起的腐蚀。
背景技术：
二氧化碳常为天然气或石油伴生气的组分存在于油气中。CO2溶入水后对钢铁有 极强的腐蚀性。在相同的PH值下二氧化碳的总酸度比盐酸高，对钢铁的腐蚀比盐酸严重。 二氧化碳腐蚀可能使油气井的寿命大大低于设计寿命，低碳钢的腐蚀速率可高达7mm/a，有 时甚至更高。在国外，早有关于CO2引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀，使得管道 和设备发生早期腐蚀失效的事例报道。在国内也有不少二氧化碳腐蚀失效的事例，例如，华 北油田的一口井下的N80油管被腐蚀得千疮百孔，形同筛网，仅使用18个月就不得不报废。 中原油田文-23气田开发十余年，随着开采时间延长，CO2腐蚀问题越来越严重，1995年以 来，该气田已有10 口井，17井次发生油管腐蚀穿孔断裂事故。大量的研究结果表明温度和分压是二氧化碳腐蚀的重要参数，在100°C附近，出现 高的腐蚀速率和严重的局部腐蚀。当CO2分压低于0. 483MPa时，易发生CO2的均勻腐蚀； 当分压在0. 483MPa 2. 07MPa之间则可能发生不同程度的小孔腐蚀；当分压大于2. 07MPa 时，发生严重的局部腐蚀。目前，国内抗高温高二氧化碳分压腐蚀的缓蚀剂较少，存在使用 浓度高、效果差等问题。本发明目的在于研制一种新型抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，使其能在金 属表面形成一层有效保护膜，防止高温高二氧化碳分压下高矿化度污水对金属的腐蚀。本 发明的缓蚀剂可用于高温和高二氧化碳分压的油井中，具有使用量少，效果高。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，使其能在金 属表面形成一层有效保护膜，防止高温高二氧化碳分压下高矿化度污水对金属的腐蚀。本 发明同时提供制备这种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂的方法。实现本发明的技术方案是本发明提供的这种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，以其总重量为基准 含有硫代咪唑酮衍生物 1-80重量％ 烷基季铵盐 1-50重量％ 含硫低分子有机物0. 01-20 重量 ％ 水 0-70重量％非离子表面活性剂 0-30重量％ 有机溶剂 0-70重量％
炔醇0-20重量％本发明缓蚀剂中的硫代咪唑酮衍生物通过下述方法合成将胺类有机物、有机溶 剂同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，常温下，用滴液装置滴加二硫化碳，完毕后，加 热到60-80度，回流10-12小时，冰浴冷却至室温，沉淀用丙酮洗涤，得到硫代咪唑酮衍生 物，其中胺类有机物、溶剂和二硫化碳的重量用量比为3 1 4，所述的胺类有机物为乙二 胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羟基乙二胺。本发明缓蚀剂中的烷基季铵盐通过下述方法合成将烷基胺、有机溶剂、氯化苄同 时加入到配有冷凝回流器的反应器中，在100-120度下反应4-6小时；降温，加入有机溶剂 搅拌，冷却至室温后得到的产物即为烷基季铵盐，其中烷基胺、有机溶剂和氯化苄的重量用 量比为2 2 1，所述的烷基胺为Cl C20饱和烷基胺或Cl C20不饱和烷基胺。本发明缓蚀剂中的含硫低分子有机物为硫胺、硫脲、硫醇、噻吩中的一种或其衍生 物。本发明缓蚀剂中的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。本发明缓蚀剂中的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇。本发明缓蚀剂中的炔醇为丙炔醇、丁炔醇或己炔醇。本发明提供的这种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂的制备方法是将硫 代咪唑酮衍生物、烷基季铵盐、含硫低分子有机物、水、非离子表面活性剂、有机溶剂、炔醇 按以下比例混合硫代咪唑酮衍生物 1-80重量烷基季铵盐1-50重量％含硫低分子有机物 0.01-20重量水0-70 重量 ％非离子表面活性剂 0-30重量％有机溶剂0-70重量％炔醇0-20重量％本发明制备方法中所述的硫代咪唑酮衍生物通过下述方法合成将胺类有机物、 有机溶剂同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，常温下，用滴液装置滴加二硫化碳，完毕 后，加热到60-80度，回流10-12小时，冰浴冷却至室温，沉淀用丙酮洗涤，得到硫代咪唑酮 衍生物，其中胺类有机物、溶剂和二硫化碳的重量用量比为3 1 4，所述的胺类有机物为 乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羟基乙二胺。本发明制备方法中所述的烷基季铵盐通过下述方法合成将烷基胺、有机溶剂、氯 化苄同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，在100-120度下反应4-6小时；降温，加入有 机溶剂搅拌，冷却至室温后得到的产物即为烷基季铵盐，其中烷基胺、有机溶剂和氯化苄的 重量用量比为2 2 1，所述的烷基胺为Cl C20饱和烷基胺或Cl C20不饱和烷基 胺。本发明制备方法中所述的含硫低分子有机物为硫胺、硫脲、硫醇、噻吩中的一种或 其衍生物；所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；所述的有 机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇；所述的炔醇为丙炔醇，丁炔醇或己炔醇。本发明提供的这种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，使其能在金属表面 形成一层有效保护膜，防止高温高二氧化碳分压下高矿化度污水对金属的腐蚀。本发明的 缓蚀剂可用于高温和高二氧化碳分压的油井中，具有使用量少，效果高等特点。具体事实方式下面将通过具体的实施例来更详细的描述本发明。但是，这些实施例并不是用来 以任何方式限制本发明的范围。实施例1该实施例用于制备腐蚀介质。将2克碳酸氢钠、0. 3g硫酸钠、0. 2g氯化钙、0. 2g氯化镁、13g氯化钠加入到IOOOg 水中，搅拌使氯化钠完全溶解，即可得到3. 0重量％的氯化钠溶液作为腐蚀介质。实施例2该实例用来制备硫代咪唑酮衍生物将120g乙二胺，40g乙醇放入500ml的反应釜中，在回流冷凝并搅拌的条件下，于 室温，缓慢滴加160g 二硫化碳。完毕后，接通电源，加热到60°C，回流10小时。得到产物冰 浴冷却，沉淀用丙酮洗涤，得到硫代咪唑酮衍生物。实施例3该实例用来制备硫代烷基季铵盐将120g十八烷基胺，50g乙醇、氯化苄60g放入500ml的反应釜中，在回流冷凝并 搅拌的条件下，在100°C下反应4小时，降温，加入70g乙醇溶剂搅拌，冷却后得到的产物即 为烷基季铵盐。实施例4该实施例用于制备本发明提供的缓蚀剂将4g硫脲和20g异丙醇加入36g 60°C的水中，待其完全溶解后，加入IOg聚氧乙 烯醚混合均勻，然后再加入实施例2制得的15g咪唑酮衍生物和实施例15g烷基季铵盐，混 合均勻即得到本发明提供的缓蚀剂。实施例5该实施例用于制备本发明提供的缓蚀剂将实施例2制得的25g咪唑酮衍生物和实施例20g烷基季铵盐、8g聚氧乙烯醚、 37g异丙醇一起加入到IOg 50°C的水中，混合均勻即得到本发明提供的缓蚀剂。实施例6该实施例用于制备本发明提供的缓蚀剂将实施例2制得的35g咪唑酮衍生物、IOg聚氧乙烯醚、30g异丙醇、15g乙二醇、 IOg丙炔醇一起在70°c下混合，混合均勻即得到本发明提供的缓蚀剂。测试结果实施例4-6用于测定本发明提供的缓蚀剂对高温高压二氧化碳腐蚀的效果，使用 水样为实例1中所述水样，试验液体流速lm/s。根据中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T5273-2000，对腐蚀前后的钢片进行失重分析，计算腐蚀速率。结果如表1所示
权利要求
1. 一种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，该缓蚀剂以其总重量 为基准含有硫代咪唑酮衍生物 烷基季铵盐 含硫低分子有机物 水非离子表面活性剂 有机溶剂 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.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述的硫代咪唑酮衍生物通过下述 方法合成将胺类有机物、有机溶剂同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，常温下，用滴 液装置滴加二硫化碳，完毕后，加热到60-80度，回流10-12小时，冰浴冷却至室温，沉淀 用丙酮洗涤，得到硫代咪唑酮衍生物，其中胺类有机物、溶剂和二硫化碳的重量用量比为 3:1:4。
3.根据权利要求2所述的缓蚀剂，其特征在于，所述的胺类有机物为乙二胺、二乙烯三 胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羟基乙二胺。
4.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述的烷基季铵盐通过下述方法合成 将烷基胺、有机溶剂、氯化苄同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，在100-120度下反应 4-6小时；降温，加入有机溶剂搅拌，冷却至室温后得到的产物即为烷基季铵盐，其中烷基 胺、有机溶剂和氯化苄的重量用量比为2 2 1。
5.根据权利要求4所述的的缓蚀剂，其特征在于，所述的烷基胺为Cl C20饱和烷基 胺或Cl C20不饱和烷基胺。
6.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于，所述的含硫低分子有机物为硫胺、硫 脲、硫醇、噻吩中的一种或其衍生物；所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基 酚聚氧乙烯醚；所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇；所 述的炔醇为丙炔醇，丁炔醇或己炔醇。
7.权利要求1所述的缓蚀剂的制备方法是将硫代咪唑酮衍生物、烷基季铵盐、含硫低 分子有机物、水、非离子表面活性剂、有机溶剂、炔醇按以下比例混合硫代咪唑酮衍生物 烷基季铵盐 含硫低分子有机物 水非离子表面活性剂 有机溶剂 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.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的硫代咪唑酮衍生物通过下述 方法合成将胺类有机物、有机溶剂同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，常温下，用滴 液装置滴加二硫化碳，完毕后，加热到60-80度，回流10-12小时，冰浴冷却至室温，沉淀 用丙酮洗涤，得到硫代咪唑酮衍生物，其中胺类有机物、溶剂和二硫化碳的重量用量比为3:1: 4，所述的胺类有机物为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羟基乙二胺。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述的烷基季铵盐通 过下述方法合成将烷基胺、有机溶剂、氯化苄同时加入到配有冷凝回流器的反应器中，在 100-120度下反应4-6小时；降温，加入有机溶剂搅拌，冷却至室温后得到的产物即为烷基 季铵盐，其中烷基胺、有机溶剂和氯化苄的重量用量比为2 2 1，所述的烷基胺为Cl C20饱和烷基胺或Cl C20不饱和烷基胺。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的含硫低分子有机物为硫胺、 硫脲、硫醇、噻吩中的一种或其衍生物；所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷 基酚聚氧乙烯醚；所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇； 所述的炔醇为丙炔醇，丁炔醇或己炔醇。
全文摘要
本发明提供了一种用于抑制高温高压二氧化碳腐蚀的缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂以其总重量为基准含有硫代咪唑酮衍生物1—80重量%；烷基季铵盐1-50重量%；含硫低分子有机物0.01—20重量%；水0—70重量%；非离子表面活性剂0—30重量%；溶剂0—70重量%；炔醇1—20重量%；本发明提供的缓蚀剂具有良好的抗高温高压二氧化碳腐蚀的效果，能在金属表面形成一层有效保护膜，防止高温高二氧化碳分压下高矿化度污水对金属的腐蚀，可用于高温和高二氧化碳分压的油井中。
文档编号C23F11/16GK102071427SQ201010587348
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者万雷鸣, 付朝阳, 刘长宇, 王峰, 郭兴蓬, 黄天杰 申请人:中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司采油工艺研究院, 华中科技大学