CN101613598B

CN101613598B - 一种抑制h2s/co2腐蚀的缓蚀剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101613598B
Application number: CN2009100655695A
Authority: CN
Inventors: 段永锋; 申明周; 崔新安; 崔中强; 李朝法; 张宏飞; 徐静
Original assignee: Luoyang Gaoxin Longpu Petroleum Chemical Development Co; Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp; China Petrochemical Corp
Current assignee: Luoyang Gaoxin Longpu Petroleum Chemical Development Co; China Petrochemical Corp; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: CN101613598A

Abstract

本发明公开了一种抑制H₂S/CO₂腐蚀的缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂为一组合物，其组成和含量为：(A)咪唑烷硫酮衍生物20重量％～60重量％；(B)炔醇5重量％～20重量％；(C)表面活性剂1重量％～10重量％；(D)溶剂20重量％～50重量％。该缓蚀剂特别适用于抑制油田的H₂S/CO₂腐蚀。

Description

一种抑制H2S/CO2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H₂S/CO₂腐蚀的缓蚀剂及其制备方法，特别适用于抑制油田的H₂S/CO₂腐蚀。

背景技术

油气田开发过程中，油气中含有的CO₂、H₂S等腐蚀介质，与地层水、凝析水的共同作用，是导致油气井开采和输送过程中金属材料破坏的主要原因之一。随着石油天然气工业的快速发展，同时含CO₂、H₂S等多种腐蚀介质共存的油气田相继出现，由此引起的事故越来越严重，并且造成巨大的经济损失和严重的社会后果。为抑制腐蚀，加注缓蚀剂是一种经济、有效而且通用性强的金属腐蚀控制方法，特别适合在油气井及集输系统中使用。

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发明内容

本发明的目的是为了克服上述缓蚀剂剂量大、缓蚀率低、仅能抑制CO₂腐蚀或高温高压下缓蚀效果差等不足，提供一种抑制油气田H₂S/CO₂腐蚀的新型缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂能在含H₂S和CO₂环境中抑制金属表面的腐蚀，且具有良好的金属表面成膜性能。

本发明提供了一种抑制H₂S/CO₂腐蚀的缓蚀剂，其组成和含量如下：

(A)咪唑烷硫酮衍生物 10％～60％

(B)炔醇 5％～20％

(C)表面活性剂 1％～10％

(D)溶剂 10％～60％

所述百分数为重量百分数，以缓蚀剂总重量计。

其中，所述咪唑烷硫酮衍生物的结构通式如式(1)所示：

式中，R为C₁₀～C₂₀烷基或烯基；所述咪唑烷硫酮衍生物的含量优选为25重量％～55重量％。

所述炔醇与咪唑烷硫酮衍生物具有缓蚀协同作用，能显著提高缓蚀剂的缓蚀性能，所述炔醇为C₃～C₆炔醇中的任意一种，优选丙炔醇和丁炔醇中的任意一种。

所述表面活性剂为聚氧乙烯醚，含量为1重量％～10重量％，优选为3重量％～8重量％。

所述溶剂是水、甲醇、乙醇、异丙醇和C₄～C₁₀烷基醇中任意一种或一种以上混合物，优选水、乙醇和异丙醇中任意一种或两种，溶剂的含量为10重量％～50重量％，优选为25重量％～55重量％。

本发明还提供了一种所述缓蚀剂的制备方法，其特征在于：

(a)咪唑烷硫酮衍生物的制备：

将硫脲和二乙烯三胺按照1∶1～2的摩尔比混合搅拌，升温至120～200℃，优选为150～180℃，反应2～12小时，优选为4～6小时，得到1-(2-胺乙基)-2-咪唑烷硫酮；冷却到90℃以下后按照硫脲摩尔比1∶0.5～1∶2，优选为1∶0.8～1∶1的摩尔比加入脂肪酸，加入完毕后在120～220℃，优选为140～180℃的温度下，反应1～8小时，优选为2～5小时，冷却后得到如结构式(1)所示的咪唑烷硫酮衍生物。

(b)缓蚀剂的制备：

将步骤(a)制备的咪唑烷硫酮衍生物与炔醇、表面活性剂和溶剂按照所述比例混合即得本发明缓蚀剂。

其中所述脂肪酸是碳链为C₁₀～C₂₀烷基或烯基的一元或二元羧酸，优选为C₁₅～C₂₀烷基或烯基的一元羧酸。

本发明提供的缓蚀剂可用于含H₂S和CO₂的油气井、集输管道系统和高矿化度污水中。该缓蚀剂在20℃～150℃，高压、高含H₂S和CO₂的油水环境中，只须30～100mg/L即可有效控制H₂S和CO₂对油气井套管和集输管线等金属材料的腐蚀，缓蚀率在90％以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但这些实施例并不限制本发明的范围。

实施例1～4为咪唑烷硫酮衍生物的制备例：

实施例1

将硫脲和二乙烯三胺按照1∶1的摩尔比混合搅拌，升温至170℃反应4小时；冷却到90℃以下后按照硫脲摩尔比1∶0.9摩尔比加入油酸，加入完毕后在160℃的温度下反应3小时，冷却后得到咪唑烷硫酮衍生物I。

实施例2

根据实施例1中制备咪唑烷硫酮衍生物I类似的方法，由亚油酸代替油酸，制得咪唑烷硫酮衍生物II。

实施例3

将硫脲和二乙烯三胺按照1∶1.5的摩尔比混合搅拌，升温至170℃反应4小时；冷却到90℃以下后按照硫脲摩尔比1∶1.6摩尔比加入油酸，加入完毕后在160℃的温度下反应3小时，冷却后得到咪唑烷硫酮衍生物III。

实施例4

将硫脲和二乙烯三胺按照1∶1的摩尔比混合搅拌，升温至170℃反应4小时；冷却到90℃以下后按照硫脲摩尔比1∶0.6摩尔比加入油酸，加入完毕后在160℃的温度下反应3小时，冷却后得到咪唑烷硫酮衍生物IV。

实施例5不同缓蚀剂的制备例

根据实施例1～4中制得咪唑烷硫酮衍生物I～IV分别与丙炔醇、聚氧乙烯基醚和溶剂按照一定重量比例搅拌混合制得不同缓蚀剂，如表1所示。

表1缓蚀剂的组成

实施例6缓蚀剂的评价例

为了检验本发明提供缓蚀剂抑制H₂S和CO₂腐蚀的缓蚀效果，本发明参照石油天然气行业标准SY/T5273-2000《油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》，采用高温高压静态的评定方法模拟现场环境对缓蚀剂的缓蚀效果进行评价。实验所采用的介质是总矿化度为2.38×10⁵mg/L、Cl含量为1.21×10⁵mg/L的油田油层水，实验材质为X52钢。实验结果见表2、表3和表4。

表2不同缓蚀剂实验室评价数据

从表2可以看出，针对H₂S、CO₂环境下的腐蚀，添加30mg/L的缓蚀剂后，腐蚀体系的腐蚀性显著降低，5种缓蚀剂的缓蚀率都在94％以上；100mg/L的缓蚀剂，其缓蚀率都在96％以上。

表3不同缓蚀剂实验室评价数据

由表3可知，在80℃，H₂S分压为0.5Mpa，CO₂分压为2.5Mpa的介质溶液中，添加50mg/L缓蚀剂后，5种缓蚀剂的缓蚀率都超过97％；缓蚀剂的含量为100mg/L时，其缓蚀率都在98％以上，其中缓蚀剂HS11的缓蚀剂达到99.2％。

表4不同缓蚀剂实验室评价数据

由表4可知，在120℃，H₂S分压为0.5Mpa，CO₂分压为2.5Mpa的介质溶液中，添加50mg/L缓蚀剂后，7种缓蚀剂的缓蚀率都超过98％。

尽管对本发明已作了详细的说明并引证了一些具体实例，但对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化和修正是显然的。

Claims

1.一种抑制油田H₂S和CO₂腐蚀的缓蚀剂，其特征在于由以下组分及含量组成：

(A)咪唑烷硫酮衍生物20％～60％，其结构通式如式(1)所示：

式中，R为C₁₀～C₂₀烷基或烯基；

(B)炔醇5％～20％，其为C₃～C₆炔醇中的任意一种；

(C)表面活性剂1％～10％，其为聚氧乙烯醚；

(D)溶剂20％～50％，其为水、甲醇、乙醇、异丙醇和C₄～C₁₀烷基醇中任意一种或一种以上；

所述各组分的含量为各组分重量占缓蚀剂总重量的重量百分数。

2.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述咪唑烷硫酮衍生物(A)的含量为25重量％～55重量％，表面活性剂(C)的含量为3重量％～8重量％，溶剂(D)的含量为25重量％～55重量％。

3.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其特征在于：所述炔醇(B)为丙炔醇和丁炔醇中的任意一种。

4.根据权利要求1～3所述的任一种缓蚀剂，其特征在于：所述溶剂(D)为水、乙醇和异丙醇中任意一种或其中两种。

5.一种权利要求1所述的缓蚀剂的制备方法，其特征在于：

(a).将硫脲和二乙烯三胺按照1∶1的摩尔比混合搅拌，升温至120℃～200℃，反应2～12小时，得到1-(2-胺乙基)-2-咪唑烷硫酮；冷却到90℃以下后按照与硫脲的摩尔比为1∶1的比例加入脂肪酸，加入完毕后在120℃～220℃的温度下，反应1～8小时，冷却后得到如结构式(1)所示的咪唑烷硫酮衍生物。

(b).将步骤(a)制备的咪唑烷硫酮衍生物与炔醇、表面活性剂和溶剂按照所述比例混合即得本发明的缓蚀剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述硫脲和二乙烯三胺按照1∶1的摩尔比混合搅拌，升温至150℃～180℃，反应4～6小时，得到1-(2-胺乙基)-2-咪唑烷硫酮；冷却到90℃以下后按照与硫脲的摩尔比为1∶1的比例加入脂肪酸，加入完毕后在140℃～180℃的温度下，反应2～5小时，冷却后得到如结构式(1)所示的咪唑烷硫酮衍生物。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸是碳链为C₁₀～C₂₀烷基或烯基的一元或二元羧酸。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸为C₁₅～C₂₀烷基或烯基的一元羧酸。