CN104846379A - 一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法 - Google Patents

一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法 Download PDF

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陈怀兵
李养池
张新发
徐军
郭亮
李世勇
吴保玉
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Abstract

本发明提供一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:以重量百分比计,其组成为: 植物油酸 20%~22%;胺类 11%~12%;氯化苄 10%~15%;脱水剂 5%~6%;硫脲 8%;碘化钾 4%;水 42%~33%。该缓蚀剂主要用于抑制二氧化碳对生产油管、套管等的腐蚀,具有用量小、腐蚀速率低、环境友好等特点。本发明提供的缓蚀剂属于水溶性,稳定易溶、成膜致密,与其它化剂配伍性好,在金属表面有较强的吸附性。向采出液中加入100mg/L即可有效抑制金属腐蚀,腐蚀速率小于0.076mm/y。

Description

一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法
技术领域
本发明是一种油田化学药剂的制备,主要用于高温井下抑制二氧化碳对生产油管、套管的腐蚀,特别涉及一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法。
背景技术
二氧化碳腐蚀是石油天然气工业中常见的腐蚀类型之一。二氧化碳溶于水后形成碳酸,对钢铁具有极强的腐蚀性,其腐蚀性甚至比盐酸更严重;在适宜的湿度(相对湿度大于30%)及压力条件下,二氧化碳会引起油套管等的全面腐蚀和局部腐蚀,严重时甚至造成生产油、套管的腐蚀断裂失效,缩短油气井的生产寿命,经济损失巨大。
采用缓蚀剂控制二氧化碳腐蚀是一种操作简便而有效的方法。近年来,国内外针对二氧化碳腐蚀开展了大量研究,研制出了一系列控制二氧化碳腐蚀的缓蚀剂。如:咪唑啉、酰胺、松香胺、季铵盐、噻唑和有机硫类等。研究应用较多的是咪唑啉、酰胺和季铵盐类。研究发现,有不少缓蚀剂均对二氧化碳腐蚀有一定的缓蚀作用,但当温度稍高(>70℃)、二氧化碳浓度大时,缓蚀剂加量不断增加且脱附严重,缓蚀效率大幅降低、甚至失效。
经广泛查阅资料,咪唑啉类缓蚀剂具有缓蚀性能优良、无特殊的刺激性气味、热稳定性好、毒性低等特点,广泛应用于油田腐蚀防护中。因此,我们针对高温、高含量二氧化碳腐蚀环境合成开发了一种咪唑啉类二氧化碳缓蚀剂,重点解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
发明内容
为了克服现有方法中缓蚀效率大幅降低、甚至失效的问题,本发明提供了一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法。本缓蚀剂由一种改性咪唑啉(油酸基咪唑啉季胺化衍生物)与多种助剂的混合物,解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
本发明所采用的技术方案是:
一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:以重量百分比计,其组成为:
 植物油酸 20%~22%;
 胺类 11%~12%;
 氯化苄 10%~15%;
 脱水剂 5%~6%;
硫脲 8%;
碘化钾 4%;
 其余为水。
所述的植物油酸类为棕榈酸。
所述的胺类为三乙烯四胺
所述的脱水剂为二甲苯。
一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,
1)将11%~12%的胺类、5%~6%脱水剂置入反应釜中,开动搅拌加热至30~40℃,再加入 20%~22%的植物油酸 ,开始升温至120℃,反应0.5h,反应釜中生成水;
2)当步骤1)中生成的水不再增加,开始升温至150℃,反应釜中生成水增加;
3)当步骤2)中生成的水不在增加,反应温度升至200℃,当不再有水生成时,反应终止;
4)步骤3)中反应终止后,将反应釜温度冷却至110℃,加入10%~15%的氯化苄,保温4.5h;
5)步骤4)中保温后,将反应釜温度冷却至95℃,即得改性咪唑啉;
6)将步骤5)中所得到的改性咪唑啉在搅拌下加入水,再加入8%的硫脲、 4%的碘化钾,即得所需的植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂。
植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂使用浓度为50~200mg/L。
本发明的有益效果为:
本发明提供的缓蚀剂属于水溶性,稳定易溶、成膜致密,与其它化剂配伍性好,在金属表面有较强的吸附性。向采出液中加入100mg/L即可有效抑制金属腐蚀,腐蚀速率小于0.076mm/y。
本缓蚀剂由一种改性咪唑啉(油酸基咪唑啉季胺化衍生物)与多种助剂的混合物,解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
本发明解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
具体实施方式
实施例1:
为了克服现有方法中缓蚀剂缓蚀效率大幅降低、甚至失效的问题,本发明提供了一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法。本缓蚀剂由一种改性咪唑啉(油酸基咪唑啉季胺化衍生物)与多种助剂的混合物,解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:以重量百分比计,其组成为:
 植物油酸 20%~22%;
 胺类 11%~12%;
 氯化苄 10%~15%;
 脱水剂 5%~6%;
 硫脲 8%;
 碘化钾 4%;
 其余为水。
所述的植物油酸类为棕榈酸。
所述的胺类为三乙烯四胺。
所述的脱水剂为二甲苯。
本实施例中选取重量百分比为:植物油酸 20%, 胺类 11%, 氯化苄 10%,脱水剂 6%, 硫脲 8%, 碘化钾 4%, 其余为水。
植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂使用浓度为50~200mg/L。
本实施例中选取缓蚀剂加注浓度为100mg/L。
在反应中,11%的胺类、6%脱水剂置入反应釜中,开动搅拌加热至30~40℃,本实施例中选取反应温度为30℃。
一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,1)将11%的胺类、6%脱水剂置入反应釜中,开动搅拌加热至30℃,再加入 20%的植物油酸 ,开始升温至120℃,反应0.5h,反应釜中生成水;
2)当步骤1)中生成的水不再增加,开始升温至150℃,反应釜中生成水增加;
3)当步骤2)中生成的水不在增加,反应温度升至200℃,当不再有水生成时,反应终止;
4)步骤3)中反应终止后,将反应釜温度冷却至110℃,加入10%的氯化苄,保温4.5h;
5)步骤4)中保温后,将反应釜温度冷却至95℃,即得改性咪唑啉;
6)将步骤5)中所得到的改性咪唑啉在搅拌下加入水,再加入8%的硫脲、 4%的碘化钾,即得所需的植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂。
依据现场采出液量、采出液成分、二氧化碳分压等,确定缓蚀剂的加药浓度,将缓蚀剂稀释后泵入油气井中即可;首次使用须预膜,预膜浓度为正常加压浓度的3~5倍。
本发明提供的缓蚀剂属于水溶性,稳定易溶、成膜致密,与其它化剂配伍性好,在金属表面有较强的吸附性。向采出液中加入100mg/L即可有效抑制金属腐蚀,腐蚀速率小于0.076mm/y。
缓蚀剂加量为100mg/L时,腐蚀速率低于0.076mm/y,缓蚀率高于80%。
本发明的加注方法是:
(1)选择缓蚀剂注入的方法及注入位置。
(2)首先进行预膜处理,使之在金属表面形成均匀的保护膜(为76μm),随后转入正常加注,以维护缓蚀剂膜的完整性。
实施例2:
基于实施例1的基础上,本实施例中选取缓蚀剂加注浓度为100mg/L。
本实施例中选取重量百分比为:植物油酸 20%, 胺类 11%, 氯化苄 10%,脱水剂 6%, 硫脲 8%, 碘化钾 4%,其余为水。
一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,将原料胺类、脱水剂置入反应釜中,开动搅拌加热至30℃,再缓慢加入原料植物油酸 ,逐渐升温至120℃,反应0.5h;
直至生成的水不再增加,再逐渐升温至150℃,随着分水器中水量增加,反应温度最后升高至200℃,不再有水生成,反应终止;
反应釜温度冷却至110℃,加入原料氯化苄,保温4.5h。反应釜温度冷却至95℃,即得改性咪唑啉;
对所得到的改性咪唑啉在搅拌下加入溶剂水,依次加入助剂硫脲、碘化钾,即得所需的植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂。
缓蚀剂加量为120mg/L,腐蚀速率低于0.076mm/y,缓蚀率高于80%。
实施例3:
基于上述两个实施例的基础上,本实施例中选取缓蚀剂加注浓度为150mg/L。
本实施例中选取重量百分比为:植物油酸 20%, 胺类 11%, 氯化苄 10%,脱水剂 6%, 硫脲 8%, 碘化钾 4%,其余为水。
一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,将原料胺类、脱水剂置入反应釜中,开动搅拌加热至30℃,再缓慢加入原料植物油酸 ,逐渐升温至120℃,反应0.5h;
直至生成的水不再增加,再逐渐升温至150℃,随着分水器中水量增加,反应温度最后升高至200℃,不再有水生成,反应终止;
反应釜温度冷却至110℃,加入原料氯化苄,保温4.5h。反应釜温度冷却至95℃,即得改性咪唑啉;
对所得到的改性咪唑啉在搅拌下加入溶剂水,依次加入助剂硫脲、碘化钾,即得所需的植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂。
缓蚀剂加量为150mg/L时,腐蚀速率低于0.076mm/y,缓蚀率高于80%。
为验证本发明提供缓蚀剂抑制二氧化碳腐蚀的效果,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》,室内采用静态失重法,模拟现场腐蚀环境评价缓蚀剂的缓蚀性能。实验用腐蚀介质为现场模拟水:K++Na+:1402mg/L;Mg2+:5 mg/L;Ca2+: 30 mg/L;Cl-:1149 mg/L ;SO4 2-:72 mg/L; HCO3 -:1767 mg/L。实验材质为钢制试片(型号:P110;规格:50mm×10mm×3mm),实验结果见下表。
失重法评价不同缓蚀剂实验数据表
综上所述,不同加药浓度时,本缓蚀剂均表现出良好的缓蚀性能,缓蚀剂加量为100mg/L、120mg/L、150mg/L时,腐蚀速率低于0.076mm/y,缓蚀率高于80%。
本发明提供的缓蚀剂属于水溶性,稳定易溶、成膜致密,与其它化剂配伍性好,在金属表面有较强的吸附性。向采出液中加入100mg/L即可有效抑制金属腐蚀,腐蚀速率小于0.076mm/y。
本缓蚀剂由一种改性咪唑啉(油酸基咪唑啉季胺化衍生物)与多种助剂的混合物,解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
本发明解决二氧化碳腐蚀难题,抑制二氧化碳对于生产油管、套管的腐蚀。
上述的实例仅仅是本发明其中的例子,不代表本发明所限定的权利保护范围,本发明的权利保护范围以权力要求书为准。

Claims (6)

1.一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:以重量百分比计,其组成为:
 植物油酸 20%~22%;
 胺类 11%~12%;
 氯化苄 10%~15%;
 脱水剂 5%~6%;
 硫脲 8%;
碘化钾 4%;
 其余为水。
2.根据权利要求1所述的一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:所述的植物油酸类为棕榈酸。
3.根据权利要求1所述的一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:所述的胺类为三乙烯四胺。
4.根据权利要求1所述的一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂,其特征在于:所述的脱水剂为二甲苯。
5.根据权利要求1—4所述的任意一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂提供一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,其特征在于:
1)将11%~12%的胺类、5%~6%脱水剂置入反应釜中,开动搅拌加热至30~40℃,再加入 20%~22%的植物油酸 ,开始升温至120℃,反应0.5h,反应釜中生成水;
2)当步骤1)中生成的水不再增加,开始升温至150℃,反应釜中生成水增加;
3)当步骤2)中生成的水不在增加,反应温度升至200℃,当不再有水生成时,反应终止;
4)步骤3)中反应终止后,将反应釜温度冷却至110℃,加入10%~15%的氯化苄,保温4.5h;
5)步骤4)中保温后,将反应釜温度冷却至95℃,即得改性咪唑啉;
6)将步骤5)中所得到的改性咪唑啉在搅拌下加入水,再加入8%的硫脲、 4%的碘化钾,即得所需的植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂。
6.根据权利要求5所述的一种植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂的制备方法,其特征在于:植物油酸基咪唑啉二氧化碳缓蚀剂使用浓度为50~200mg/L。
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