腐蚀的缓蚀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学领域，具体涉及一种可高效有针对性地抑制C02腐蚀，对于提高气 田开发经济效益、延长采气寿命，应用于高温高压深层天然气井抑制C0 2腐蚀的缓蚀剂及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] C02腐蚀主要以电化学腐蚀为主，由它引起的腐蚀速率高于相同浓度的强酸。从材 料外观上看，表现为局部腐蚀或管体穿孔、破裂，对金属材料具有巨大的破坏作用，可使管 道及设备发生早期腐蚀失效引起穿孔或断裂，导致气井的寿命大大低于设计寿命。
[0003] 控制0)2腐蚀的技术主要有三类：选择耐蚀材料、加注缓蚀剂、内壁涂层或衬里。其 中加注缓蚀剂是经济可靠、应用广泛的腐蚀控制方法。抑制C0 2腐蚀的缓蚀剂类型中研究应 用较多的是酰胺、咪唑啉和季铵盐类。咪唑啉及其衍生物具有独特的分子结构，对H2S、C0 2 腐蚀具有较好的抑制作用，含有氨基和硫基的咪唑啉衍生物对于抑制〇)2腐蚀效果十分显 著。由于应用环境的差异和复杂性，针对特定环境筛选复配出针对性强的高效缓蚀剂是当 今缓蚀剂研究的热点。因此，有必要研制一种针对神木气田的可耐高温高压并能有效抑制 co 2腐蚀的气井缓蚀剂。
[0004] Heydari[1]等和OKafor [2]等的研究结果表明，氨基咪唑啉和月桂酸咪唑啉在饱和 0)2的3%NaCl溶液中对碳钢有较好的缓蚀性能，与碘离子复配后缓蚀效率得到进一步提高。 龙彪等 [3]以油基羟乙基咪唑啉为主剂，将其与硫脲、异丁醇、乳化剂和水复配得到一种抑制 C02腐蚀的缓蚀剂，添加200mg/L该缓蚀剂时，室温或高温下静态缓蚀率为94%以上，该技 术将硫脲复配入缓蚀剂体系，硫脲在高温下不稳定易分解，且该技术药剂使用量较大；李养 池 [4]等以环烷基咪唑啉为主剂，配以炔醇、聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂及溶剂，复合得 到一种气液两相缓蚀剂，在90°C的模拟现场腐蚀环境中，投加200mg/L缓蚀剂时，对N80碳 钢的气相缓蚀率大于90%，液相腐蚀速率为0. 062mm/a，该技术适用于气相缓蚀，液相缓蚀 率效果有限。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种易溶于水，低浓度下 缓蚀效率较高，可大幅节约成本，缓蚀剂可用于气田高温高压下C02引起的井筒、管道腐蚀 的油气田用抑制〇) 2腐蚀的缓蚀剂及其制备方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种油气田用抑制C02腐蚀的缓 蚀剂，主要由以下组分及各组分的重量百分比为：溶剂40~60% ;改性咪唑啉季铵盐25~ 30% ;醇胺10~15% ;表面活性剂5~10% ; 所述溶剂为易溶于水的、沸点在50°C以上的溶剂。
[0007] 所述溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或者几种。
[0008] 所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、长链胺类或非离子表面活性剂。
[0009] 所述表面活性剂为0P-10、吐温-80、吐温-60、胺类表面活性剂中的一种或者几 种。
[0010] 所述的改性咪唑啉季铵盐是以油酸咪唑啉盐与氯化苄在130-140°c进行季铵化反 应，得到的季铵盐进一步与硫脲在90-1KTC反应，分子中引入N、S原子，反应中间体继续与 苯甲酸反应，中间体上的氨基与苯甲酸中羧基反应得到目标化合物改性咪唑啉季铵盐。
[0011] -种油气田用抑制C02腐蚀的缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：先将溶剂、改性 咪唑啉季铵盐、醇胺加入反应釜中，搅拌均匀；加热到40~50°C至溶解均匀，恒温1~2小 时左右停止加热；冷却后加入表面活性剂，搅拌均匀，即得产品。
[0012] 本发明采用以上技术方案，具有以下优点，本发明以油酸咪唑啉盐为基础，对其进 行季胺化，改善水溶性，同时分子结构中首次引入苯甲酸、硫脲等物质，季胺化后的咪唑啉 盐分子中引入了 N、0、S等杂原子，增加与金属的结合位点，提升其吸附性能；同时组分均具 有耐高温的特性，在180°C以上稳定不分解并保持良好的缓蚀性能，配方中加入适量醇胺、 表面活性剂以及溶剂，各组分相互协同作用，本发明所述缓蚀剂在较低的使用浓度下的缓 蚀效率均高于80%，可满足油气田现场使用，在以季铵盐为主的配方中加入适量优选表面活 性剂，使其在不同介质中均有良好的溶解性能，更适宜应用于气井的实际环境。本发明缓蚀 剂用量小，可根据气井产水量计算其投加量通常在100 mg/L~500mg/L，也可根据现场腐 蚀监测情况进行相应调节。生产所需的原料均为常用化工原料，合成工艺简单，产品质量稳 定。本发明生产的缓蚀剂，能够在金属管道和设备表面形成一层有效的保护膜，可适用于 高温高压条件下〇) 2引起的管道腐蚀，配伍性良好，是油气田防腐的理想缓蚀剂。
【附图说明】
[0013] 图1 :为神木1站挂片腐蚀形貌； 图2 :为神木2站挂片腐蚀形貌； 图3 :为50mg/L缓蚀剂挂片腐蚀形貌； 图4 :为100mg/L缓蚀剂挂片腐蚀形貌。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0015] 先将溶剂40~60% ;改性咪唑啉季铵盐25~30% ;醇胺10~15% ;加入反应釜中， 搅拌加热到40~50°C至溶解均匀，恒温1~2小时，冷却后加入表面活性剂5~10%溶剂， 即得产品。
[0016] 实施例1 将200克溶剂、40克咪唑啉季铵盐衍生物、5克醇胺混合物、5克0P-10表面活性剂，搅 拌均匀，制成样品。进行矿化度为50000mg/L、10000的静态腐蚀测试，结果列于表1。
[0017] 实施例2 将200克溶剂、35克咪唑啉季铵盐衍生物、7. 5克醇胺混合物、7. 5克0P-10表面活性 剂，搅拌均勾，制成样品。进行矿化度为50000mg/L、10000mg/L的静态腐蚀测试，结果列于 表1。
[0018] 实施例3 将200克溶剂、40克咪唑啉季铵盐衍生物、5克醇胺混合物、5克胺类表面活性剂，搅拌 均勾，制成样品3。进行矿化度为50000mg/L、10000mg/L的静态腐蚀测试，结果列于表1。
[0019] 实施 4 将200克溶剂、35克咪唑啉季铵盐衍生物、7. 5克醇胺混合物、7. 5克胺类表面活性剂， 搅拌均匀，制成样品。进行矿化度为50000mg/L、10000mg/L的静态腐蚀测试，结果列于表 1〇
[0020] 表1各不同配比缓蚀剂及不同矿化度下的结果对比(加量50mg/L)
注：实验在80°C饱和二氧化碳条件下，在模拟水中静置72h所测得结果 实施例5 将200克溶剂、40克咪唑啉季铵盐衍生物、7. 5克醇胺混合物、7. 5克胺类表面活性剂， 搅拌均匀，制成样品。进行神木1站气井产出水和神木2站气井产出水静态腐蚀测试，结果 列于表2。
[0021] 针对神木1站和神2站气田水样，采用研制的咪唑啉缓蚀剂做静态腐蚀测试，实 验在80°C饱和二氧化碳条件下，在现场采出水中静置72h所测得结果，列于下表2 表2神1和神2站水样缓蚀剂评价(加量100mg/L)
如图1、2、3、4所示为神木1站，2站挂片腐蚀情况，对钢片进行了扫描电镜实验，观察到 钢片的表面形态。
[0022] 在上述实施例1-5中，所述的改性咪唑啉季铵盐是以油酸咪唑啉盐与氯化苄在 130-140°C进行季铵化反应，得到的季铵盐进一步与硫脲在90-1KTC反应，分子中引入N、 S等杂原子，反应中间体继续与苯甲酸反应，中间体上的氨基与苯甲酸中羧基反应得到目标 化合物，该化合物分子中的结合位点增多，可提升其吸附性能。
[0023] 所述溶剂为水、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或者几种。
[0024] 所述表面活性剂为0P-10、吐温-80、吐温-60、胺类表面活性剂中的一种或者几 种。
[0025] 本发明中的溶剂只要是易溶于水的、沸点在50°C以上的溶剂均可；所述表面活性 剂只要是阳离子表面活性剂、长链胺类或非离子表面活性剂均可。
[0026] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种油气田用抑制CO2腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，主要由以下组分及各组分的重量 百分比为：溶剂40~60% ;改性咪唑啉季铵盐25~30% ;醇胺10~15% ;表面活性剂5~ 10% 〇2. 如权利要求1所述油气田用抑制CO2腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：所述溶剂为易溶于 水的、沸点在50 °C以上的溶剂。3. 如权利要求1或2所述油气田用抑制CO 2腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：所述溶剂为 水、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或者几种。4. 如权利要求1所述油气田用抑制CO2腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：所述表面活性剂为 阳离子表面活性剂、长链胺类或非离子表面活性剂。5. 如权利要求1或4所述油气田用抑制CO腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：所述表面活性 剂为0P-10、吐温-80、吐温-60、胺类表面活性剂中的一种或者几种。6. 如权利要求1所述油气田用抑制C02腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：所述的改性咪唑 啉季铵盐是以油酸咪唑啉盐与氯化苄在130-140°C进行季铵化反应，得到的季铵盐进一步 与硫脲在90-1KTC反应，分子中引入N、S原子，反应中间体继续与苯甲酸反应，中间体上的 氨基与苯甲酸中羧基反应得到目标化合物改性咪唑啉季铵盐。7. -种油气田用抑制C02腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将 溶剂、改性咪唑啉季铵盐、醇胺加入反应釜中，搅拌均匀；加热到40~50°C至溶解均匀，恒 温1~2小时左右停止加热；冷却后加入表面活性剂，搅拌均勾，即得产品。
【专利摘要】本发明涉及一种油气田用抑制CO2腐蚀的缓蚀剂，主要由以下组分及各组分的重量百分比为：溶剂40～60%；改性咪唑啉季铵盐25～30%；醇胺10～15%；表面活性剂5～10%。易溶于水，低浓度下缓蚀效率较高，可大幅节约成本，缓蚀剂可用于气田高温高压下CO2引起的井筒、管道腐蚀。
【IPC分类】C23F11/02
【公开号】CN105132919
【申请号】CN201510592930
【发明人】刘帮华, 解永刚, 田喜军, 韩东兴, 王霞, 王轩, 高亮, 马鹏飞, 王蕾, 刘青, 杨小龙, 彭磊, 马俊明, 梅明华
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月17日