專利名稱：一種用于抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其制備方法。特別適用于 抑制高溫高壓二氧化碳引起的腐蝕。
背景技術(shù)：
二氧化碳常為天然氣或石油伴生氣的組分存在于油氣中。CO2溶入水后對(duì)鋼鐵有 極強(qiáng)的腐蝕性。在相同的PH值下二氧化碳的總酸度比鹽酸高，對(duì)鋼鐵的腐蝕比鹽酸嚴(yán)重。 二氧化碳腐蝕可能使油氣井的壽命大大低于設(shè)計(jì)壽命，低碳鋼的腐蝕速率可高達(dá)7mm/a，有 時(shí)甚至更高。在國(guó)外，早有關(guān)于CO2引起鋼鐵迅速的全面腐蝕和嚴(yán)重的局部腐蝕，使得管道 和設(shè)備發(fā)生早期腐蝕失效的事例報(bào)道。在國(guó)內(nèi)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(wǎng)，僅使用18個(gè)月就不得不報(bào)廢。 中原油田文-23氣田開發(fā)十余年，隨著開采時(shí)間延長(zhǎng)，CO2腐蝕問題越來越嚴(yán)重，1995年以 來，該氣田已有10 口井，17井次發(fā)生油管腐蝕穿孔斷裂事故。大量的研究結(jié)果表明溫度和分壓是二氧化碳腐蝕的重要參數(shù)，在100°C附近，出現(xiàn) 高的腐蝕速率和嚴(yán)重的局部腐蝕。當(dāng)CO2分壓低于0. 483MPa時(shí)，易發(fā)生CO2的均勻腐蝕； 當(dāng)分壓在0. 483MPa 2. 07MPa之間則可能發(fā)生不同程度的小孔腐蝕；當(dāng)分壓大于2. 07MPa 時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕。目前，國(guó)內(nèi)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(fā)明目的在于研制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(hù)膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度污水對(duì)金屬的腐蝕。本 發(fā)明的緩蝕劑可用于高溫和高二氧化碳分壓的油井中，具有使用量少，效果高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于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(hù)膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度污水對(duì)金屬的腐蝕。本 發(fā)明同時(shí)提供制備這種用于抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明提供的這種用于抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，以其總重量為基準(zhǔn) 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(jī)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(jī)溶劑 0-70重量％
炔醇0-20重量％本發(fā)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(jī)物、有機(jī)溶 劑同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，常溫下，用滴液裝置滴加二硫化碳，完畢后，加 熱到60-80度，回流10-12小時(shí)，冰浴冷卻至室溫，沉淀用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生 物，其中胺類有機(jī)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(jī)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(fā)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(jī)溶劑、氯化芐同 時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，在100-120度下反應(yīng)4-6小時(shí)；降溫，加入有機(jī)溶劑 攪拌，冷卻至室溫后得到的產(chǎn)物即為烷基季銨鹽，其中烷基胺、有機(jī)溶劑和氯化芐的重量用 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(fā)明緩蝕劑中的含硫低分子有機(jī)物為硫胺、硫脲、硫醇、噻吩中的一種或其衍生 物。本發(fā)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(fā)明緩蝕劑中的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、乙二醇、丙二醇或丙三醇。本發(fā)明緩蝕劑中的炔醇為丙炔醇、丁炔醇或己炔醇。本發(fā)明提供的這種用于抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑的制備方法是將硫 代咪唑酮衍生物、烷基季銨鹽、含硫低分子有機(jī)物、水、非離子表面活性劑、有機(jī)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(jī)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(jī)溶劑0-70重量％炔醇0-20重量％本發(fā)明制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(jī)物、 有機(jī)溶劑同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，常溫下，用滴液裝置滴加二硫化碳，完畢 后，加熱到60-80度，回流10-12小時(shí)，冰浴冷卻至室溫，沉淀用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮 衍生物，其中胺類有機(jī)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(jī)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(fā)明制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(jī)溶劑、氯 化芐同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，在100-120度下反應(yīng)4-6小時(shí)；降溫，加入有 機(jī)溶劑攪拌，冷卻至室溫后得到的產(chǎn)物即為烷基季銨鹽，其中烷基胺、有機(jī)溶劑和氯化芐的 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(fā)明制備方法中所述的含硫低分子有機(jī)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(jī)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(fā)明提供的這種用于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(hù)膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度污水對(duì)金屬的腐蝕。本發(fā)明的 緩蝕劑可用于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(diǎn)。具體事實(shí)方式下面將通過具體的實(shí)施例來更詳細(xì)的描述本發(fā)明。但是，這些實(shí)施例并不是用來 以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1該實(shí)施例用于制備腐蝕介質(zhì)。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(zhì)。實(shí)施例2該實(shí)例用來制備硫代咪唑酮衍生物將120g乙二胺，40g乙醇放入500ml的反應(yīng)釜中，在回流冷凝并攪拌的條件下，于 室溫，緩慢滴加160g 二硫化碳。完畢后，接通電源，加熱到60°C，回流10小時(shí)。得到產(chǎn)物冰 浴冷卻，沉淀用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生物。實(shí)施例3該實(shí)例用來制備硫代烷基季銨鹽將120g十八烷基胺，50g乙醇、氯化芐60g放入500ml的反應(yīng)釜中，在回流冷凝并 攪拌的條件下，在100°C下反應(yīng)4小時(shí)，降溫，加入70g乙醇溶劑攪拌，冷卻后得到的產(chǎn)物即 為烷基季銨鹽。實(shí)施例4該實(shí)施例用于制備本發(fā)明提供的緩蝕劑將4g硫脲和20g異丙醇加入36g 60°C的水中，待其完全溶解后，加入IOg聚氧乙 烯醚混合均勻，然后再加入實(shí)施例2制得的15g咪唑酮衍生物和實(shí)施例15g烷基季銨鹽，混 合均勻即得到本發(fā)明提供的緩蝕劑。實(shí)施例5該實(shí)施例用于制備本發(fā)明提供的緩蝕劑將實(shí)施例2制得的25g咪唑酮衍生物和實(shí)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(fā)明提供的緩蝕劑。實(shí)施例6該實(shí)施例用于制備本發(fā)明提供的緩蝕劑將實(shí)施例2制得的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(fā)明提供的緩蝕劑。測(cè)試結(jié)果實(shí)施例4-6用于測(cè)定本發(fā)明提供的緩蝕劑對(duì)高溫高壓二氧化碳腐蝕的效果，使用 水樣為實(shí)例1中所述水樣，試驗(yàn)液體流速lm/s。根據(jù)中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T5273-2000，對(duì)腐蝕前后的鋼片進(jìn)行失重分析，計(jì)算腐蝕速率。結(jié)果如表1所示
權(quán)利要求
1. 一種用于抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑，其特征在于，該緩蝕劑以其總重量 為基準(zhǔn)含有硫代咪唑酮衍生物 烷基季銨鹽 含硫低分子有機(jī)物 水非離子表面活性劑 有機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑，其特征在于，所述的硫代咪唑酮衍生物通過下述 方法合成將胺類有機(jī)物、有機(jī)溶劑同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，常溫下，用滴 液裝置滴加二硫化碳，完畢后，加熱到60-80度，回流10-12小時(shí)，冰浴冷卻至室溫，沉淀 用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生物，其中胺類有機(jī)物、溶劑和二硫化碳的重量用量比為 3:1:4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的緩蝕劑，其特征在于，所述的胺類有機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑，其特征在于，所述的烷基季銨鹽通過下述方法合成 將烷基胺、有機(jī)溶劑、氯化芐同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，在100-120度下反應(yīng) 4-6小時(shí)；降溫，加入有機(jī)溶劑攪拌，冷卻至室溫后得到的產(chǎn)物即為烷基季銨鹽，其中烷基 胺、有機(jī)溶劑和氯化芐的重量用量比為2 2 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的緩蝕劑，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑，其特征在于，所述的含硫低分子有機(jī)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(jī)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(quán)利要求1所述的緩蝕劑的制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(jī)物、水、非離子表面活性劑、有機(jī)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(jī)物 水非離子表面活性劑 有機(jī)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(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述的硫代咪唑酮衍生物通過下述 方法合成將胺類有機(jī)物、有機(jī)溶劑同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，常溫下，用滴 液裝置滴加二硫化碳，完畢后，加熱到60-80度，回流10-12小時(shí)，冰浴冷卻至室溫，沉淀 用丙酮洗滌，得到硫代咪唑酮衍生物，其中胺類有機(jī)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(jī)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(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，其特征在于，所述的烷基季銨鹽通 過下述方法合成將烷基胺、有機(jī)溶劑、氯化芐同時(shí)加入到配有冷凝回流器的反應(yīng)器中，在 100-120度下反應(yīng)4-6小時(shí)；降溫，加入有機(jī)溶劑攪拌，冷卻至室溫后得到的產(chǎn)物即為烷基 季銨鹽，其中烷基胺、有機(jī)溶劑和氯化芐的重量用量比為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(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述的含硫低分子有機(jī)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(jī)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(fā)明提供了一種用于抑制高溫高壓二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其制備方法，該緩蝕劑以其總重量為基準(zhǔn)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(jī)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(fā)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(hù)膜，防止高溫高二氧化碳分壓下高礦化度污水對(duì)金屬的腐蝕，可用于高溫和高二氧化碳分壓的油井中。
文檔編號(hào)C23F11/16GK102071427SQ201010587348
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者萬雷鳴, 付朝陽, 劉長(zhǎng)宇, 王峰, 郭興蓬, 黃天杰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司采油工藝研究院, 華中科技大學(xué)