CN102391846A

CN102391846A - 一种控制或缓解硫沉积的硫溶剂

Info

Publication number: CN102391846A
Application number: CN2011101014845A
Authority: CN
Inventors: 杨力; 唐永帆; 谷坛; 霍绍全; 黄瑛; 徐智涛
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102391846B

Abstract

本发明涉及一种控制或缓解硫沉积的硫溶剂，按重量百分比，含硫溶剂：分子式为R₁-C₁₀H₇或R₁-C₁₀H₆-R₂的化合物，其中R₁、R₂选自带支链或不带支链、饱和或不饱和的C₁到C₇的烷基或烷烯基；重量百分含量为50～90％；缓蚀剂：分子式为R₁-SH-R-R₂的化合物，R₁是短链烷基、羧基；R是含C₇～C₁₇烷基支链的咪唑啉环，R₂是烷基，酰胺烷基；重量百分含量为1～15％；载体油为CH₃(R)aCH₃，其中R是直链烷基或带支链的烷基，a为4～8；重量百分含量为5～40％；在溶剂温度为80℃时，100g硫溶剂溶解17.5g的元素硫；在1∶1混合比例下，分离5min后的油水比为1。

Description

一种控制或缓解硫沉积的硫溶剂

技术领域

本发明涉及一种用于天然气开采特别是酸性含水气井天然气开采中控制元素硫沉积的溶剂配方，即一种用以控制或缓解因元素硫沉积造成井下油管通道或地面集输管道堵塞的硫溶液配方。

背景技术

发明人对国内相关资料进行了大量的文献资料检索及分析，例如典型的CN89107731.6“硫溶剂组合物的制备方法”，是以加有伯胺和仲胺催化剂的多硫化合物为硫溶剂，它具有较高的除元素硫能力，但恶臭味极强、毒性强(半数致死量(大鼠，吸入)0.01mg/L)；另外，该硫溶剂在酸性环境下易诱使井下或地面材质发生腐蚀，ASRL的评价验数据表明：在140℃，H₂S分压30％条件下，加入二芳基二硫硫溶剂不仅存在着不稳定分解的问题，碳钢的腐蚀速率也由0.3556mm/a上升到9.9314mm/a。USP4322307和USP 20090136414均介绍了一种以烷基萘为主的硫溶剂，该烷基萘混合物硫溶剂通过对元素硫的物理溶解能力来消除气井井下或地面集输管道内的元素硫沉积，它的应用避免了恶臭味和毒性，但仍未解决硫溶剂尤其是在溶解了元素硫后硫溶剂对金属材质造成的局部腐蚀问题，另外所述溶剂的比重(1.001g/cm³)与气田水比重接近，当应用于产水气井时会出现油水乳化现象，降低溶硫能力并致使溶剂后续分离回收困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种在产水气井中能抑制或减缓元素硫沉积、消除或减轻硫溶剂对碳钢的局部腐蚀、解决硫溶剂遇水乳化分离的硫溶剂。

本发明所述的一种用于高酸性控制产水气井井下油管及地面集输设备内元素硫沉积的硫溶剂配方，配方中含硫溶剂、缓蚀剂、载体油。其中硫溶剂的基本构成是具有R₁-C₁₀H₇或R₁-C₁₀H₆-R₂分子式的化合物，R₁、R₂选自C1～C7的烷基或烷烯基；缓蚀剂的基本构成是含硫咪唑啉衍生物，包含一个咪唑啉环状结构、C7～C17的烷基支链、酰胺基团和巯基。其分子结构式可表示为：R₁-SH-R-R₂，其中R₁选自短链烷基、羧基，R是含烷基支链的咪唑啉环，R₂选自烷基、酰胺烷基。此配方可解决硫溶剂对20#管线钢、L245管线钢、L360管线钢在油气输送中的局部腐蚀问题；烷烃载体油比重较轻，如CH₃(R)aCH₃，R可为直链或带有支链的烷基，a在4～8间，载体油一方面降低了硫溶剂的比重，避免了产水气井中硫溶剂应用的乳化问题，使油水分离效率达到90％以上，提高溶剂回收率，另一方面载油除具有调节硫溶剂比重减轻油水乳化问题的功能外，还具备对井下元素硫沉积物中常见的油溶性长链烷烃重烃化合物的清洗功能，提高硫溶剂对元素硫沉积物的清除效果，恢复管线和设备内表面的洁净程度，减小元素硫再次沉积吸附的可能。

故所以本发明所涉及的元素硫溶剂配方在元素硫溶解、腐蚀控制、油水乳化控制、重烃化合物清洗等方面有独到功能。

本发明硫油溶剂的基本通式：

萘类为R₁-C₁₀H₇或R₁-C₁₀H₆-R₂，R₁、R₂选自C1～C7的烷基或烷烯基。

含硫咪唑啉的衍生物为R₁-SH-R-R₂，其中R₁选自是短链烷基、羧基等，R是含烷基支链的咪唑啉环，R₂选自烷基、酰胺烷基，可以是-CO₂H，-SO₃H，-PO₃H₂，CO₂R₅，-CONH₂，-CONHR₅，R₅选自含1-8个碳原子的烷基，芳基，烷基芳基，环烷基。

烷烃类CH₃(R)aCH₃结构的烷烃化合物，其中R为直链或带有支链的烷基，a为4～8。

配方中重量百分比

萘类为50～90％，其中最佳为75～85％。

含硫咪唑啉的衍生物1～15％，其中最佳为1～5％。

烷烃类5～40％，其中最佳为10～20％。

发明的效果

本发明所公开的硫溶剂配方是一种用于含水气井的元素硫溶剂配方。适用于产水气井井下、地面集输系统的元素硫除硫处理。其溶硫能力随温度的升高而增强，在溶剂温度为80℃时，100g硫溶剂可溶解17.5g的元素硫。硫溶剂比重0.85～0.97g/cm³，与气田水混合后不乳化易分离，在1∶1混合比例下，分离5min后的油水比接近1。

该硫溶剂配方对含硫气田常用的金属材质L360、L245等的腐蚀性仅是烷基萘类硫溶剂对同等材质腐蚀的30％，基本克服了局部腐蚀，可适用于长期循环除硫应用工艺；另外硫溶剂配方对气井井下和地面集输系统中常见的长链大分子烷烃沉积物也具有溶解清洗效果，尤其适用于清除元素硫沉积量小，元素硫和井下长链烷烃混合型沉积物共存的情况。

附图说明

图1硫溶剂井下循环工艺

其中：1-加注泵，2-套管，3-油管，4-分离器，5-沉降过滤器。

具体实施方式

由于本发明硫溶剂随着温度降低，其元素硫溶解度随之下降。因此可采用如附图1所示的溶剂温降再生循环井下除硫工艺。即贫硫溶剂通过加注泵1由套管环空2注入井底，从油管3返出并溶解井下元素硫沉积物。富含元素硫的溶剂经过分离器4分离后进入沉降过滤器5进行降温、元素硫脱除。脱除元素硫后的贫硫溶剂再次进入井下循环除硫使用。

实施例1、溶硫能力评价

评价方法：在锥形瓶中加入100ml硫溶剂，开启恒温装置将硫溶剂加热到80℃下恒温。称取一定量的元素硫，加入到锥形瓶中，开启磁力搅拌装置。测定2h后的元素硫溶硫溶解度。

按照本专利所述方法配制了试验号为S1～S5的元素硫溶剂配方，其元素硫溶解能力评价的结果见表1。不同温度下S2号配方硫溶剂元素硫溶解能力见表2。

表1硫溶剂溶硫评价结果

表2不同温度下硫溶剂溶硫评价结果

实施例2、腐蚀性评价

测试条件：温度80℃，常压，试验时间72h，试验材质L360。

测试步骤：在1000ml具塞磨口瓶内装入650ml硫溶剂，在专用玻璃挂具上挂入两片按标准清洗过的L360试片，放入80℃下的恒温水浴中。72h后取出试片，按腐蚀测试标准要求清洗试片称重，计算出腐蚀失重速率。结果见表3。

表3腐蚀测试结果

硫溶剂	腐蚀速率，mm/a	腐蚀形态
			甲基萘	0.0198	坑蚀、局部腐蚀
S1	0.0058	试片光亮、均匀腐蚀
			S2	0.0059	试片光亮、均匀腐蚀
S3	0.0032	试片光亮、均匀腐蚀
			S4	0.0012	试片光亮、均匀腐蚀
S5	0.0016	试片光亮、均匀腐蚀

实施例3、油水分离评价

测试条件：温度20℃，常压。

测试步骤：将比例为1∶1的硫溶剂与比重为1.05的盐水混合液上下振动或搅拌，使其乳化，以乳化液的稳定程度来评价其乳化倾向和油水分离效果。若分层快，出水多，乳状液越不稳定，则乳化倾向就越小。表4为评价结果。

表4硫溶剂油水分离评价

Claims

1.一种控制或缓解硫沉积的硫溶剂，其特征在于：按重量百分比由如下成分组成：

(A)、硫溶剂：分子式为R₁-C₁₀H₇或R₁-C₁₀H₆-R₂的化合物，其中R₁、R₂选自带支链或不带支链、饱和或不饱和的C₁到C₇的烷基或烷烯基；重量百分含量为50～90％；

(B)、缓蚀剂：分子式为R₁-SH-R-R₂的化合物，R₁是短链烷基、羧基；R是含C₇～C₁₇烷基支链的咪唑啉环，R₂是烷基，酰胺烷基；重量百分含量为1～15％；

(C)、载体油为CH₃(R)aCH₃，其中R是直链烷基或带支链的烷基，a为4～8；重量百分含量为5～40％。

2.根据权利要求1所述的控制或缓解硫沉积的硫溶剂的应用，其特征在于：

用于产水气井井下、地面集输系统的除硫处理；在溶剂温度为80℃时，100g硫溶剂溶解17.5g的元素硫；在1∶1混合比例下，分离5min后的油水比为1。