CN1144857C - 一种油田注水缓蚀剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油田注水缓蚀剂及其制备方法。所述缓蚀剂包括：(A)70-80%(重量)咪唑啉季铵化衍生物，(B)5-10%(重量)炔醇，(C)3-5%(重量)碱金属碘化物1，(D)0.5-1%(重量)碱金属碘化物2以及(E)10-20%(重量)溶剂。该缓蚀剂能够在一定温度、含有CO₂的高矿化度污水环境中，对金属管道和设备进行有效保护。本发明缓蚀剂在工业化生产和应用过程中，具有用量少、效率高、低毒、无异味、制造简便及成本低廉等特点。

Description

一种油田注水缓蚀剂

本发明涉及金属材料的防腐技术，特别涉及适用于油田污水管线、注水管线及注水井油管表面防腐的油田注水缓蚀剂及其制备方法。

注水开采是油田提高原油采收率的一种重要方式，通常注水之源有地下水、地面水和从原油中脱出的含油污水。就含油污水而言，由于其成本低且方便易得，所以是各油田应用最广的水源之一。但是，由于含油污水的矿化度和水温较高，且往往携带有CO₂、H₂S及溶解氧等多种腐蚀性介质，因此，对污水处理装置和注水管线的腐蚀十分严重。据统计，即使一个小油田，每年因腐蚀所造成的直接和间接经济损失就有数以百万计。

在高矿化度污水回注系统中，通常多采取污水密闭处理工艺与添加缓蚀剂相结合的措施。如目前国内某些油田使用的IMC-30-G、IMC-932缓蚀剂(多元醇磷酸酯类)(参见《油田化学》16(3)273-277，1999)、CT2-7缓蚀剂(有机胺盐和有机胺与增效添加剂复合而成，参见《油田化学》8(4)321-326，1991)、KW-204、KS-1缓蚀剂等(咪唑啉衍生物类)。然而，由于缓蚀剂使用对腐蚀介质具有很强的针对性，特别是那些含有CO₂的高矿化度污水对缓蚀剂的要求更为苛刻，因此，现有的一些缓蚀剂品种还远远不能满足油田污水回注要求，不是存在着缓蚀效率低、使用量大的缺陷，就是存在着使碳钢产生点蚀等原因。

本发明的目的在于研制适用于油田注水的缓蚀剂，该缓蚀剂能够在一定温度、含有CO₂的高矿化度污水环境中，对金属管道和设备进行有效保护。本发明缓蚀剂在工业化生产和应用过程中，具有用量少、效率高、低毒、无异味、制造简便及成本低廉等特点。

本发明提供了一种油田注水缓蚀剂，该缓蚀剂是一种水溶性的相间型吸附阳极产品。所述缓蚀剂包括：

(A)70-80％(重量)咪唑啉季铵化衍生物，

(B)5-10％(重量)炔醇，

(C)3-5％(重量)碘化钾，

(D)0.5-1％(重量)碘化亚铜，及

(E)10-20％(重量)溶剂。

其中，炔醇为C₃-C₆炔醇，优选丙炔醇；溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇或水，优选异丙醇或水，更优选水。

所述缓蚀剂中的咪唑啉季铵化衍生物的结构通式为：

其中，R为C₁₂-C₂₀烷基或烯基。

咪唑啉的季铵化目的在于使油溶性的咪唑啉转化为水溶性的衍生物。目前其合成方法有氯乙酸钠法、氯乙酸-氯乙酸钠法、氯乙酸法(《表面活性剂工业》，1986，No.3，8-12)等。一般这类反应主要针对由羟乙基乙二胺合成的2-烷基-1-羟乙基咪唑啉，其最终产物的pH值控制在8.5-9.5左右。然而，对于合成本发明咪唑啉季铵化衍生物的中间体而言，按照上述终点控制(即pH值控制在8.5-9)所得产物已成土黄色膏状物，很难溶于水，因此，本发明在咪唑啉的季铵化问题上，进行了重大改进，使反应最终产物的pH值控制在4-5左右。

上述咪唑啉季铵化衍生物通过下述方法合成：

(1)合成咪唑啉中间体

将脂肪酸、部分多胺和携水溶剂(如甲苯或二甲苯)同时加入到带有搅拌和蒸馏装置的反应器中，在140℃～160℃下反应3小时，迅速升温到180℃，再向反应器中滴加另一部分多胺，继续升温，于240℃～260℃下反应3小时，得到咪唑啉中间体，其酸值低于5mgKOH/g。

(2)合成咪唑啉季铵化衍生物

将氯乙酸溶于水中配成溶液，然后将此溶液加入到带有搅拌器、温度计和冷凝器的四口圆底烧瓶中，升温至90～100℃，然后慢慢地滴加咪唑啉中间体进行反应，整个滴加时间控制在2小时左右，反应后得咪唑啉的季铵化衍生物。该产物呈棕色透明液体状，pH值为4-5，易溶于水。

本发明还提供了制备上述缓蚀剂的方法，该方法包括：将上述合成得到的咪唑啉季铵化衍生物与炔醇、碘化钾、碘化亚铜及溶剂按所述比例混合，搅匀即可得到本发明的缓蚀剂产品。

本发明缓蚀剂产品在“四高一低”(“四高”是指高含CO₂、高C1^-、高矿化度及高含铁；“一低”是指低pH值)的污水介质环境中，与40-90℃下，可对注水管线和污水管线的腐蚀进行有效控制，用量仅为30-60ppm，缓蚀率可达85％以上。

                       实施例

为了进一步阐述本发明油田注水缓蚀剂及其制备方法，本发明给出了下述几个实施例；但是，这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围。下面给出具体的实施例。

                       实施例1

将200g十四烷基酸、55g二乙烯三胺和10g甲苯同时加入到带有搅拌和蒸馏装置的反应器中，在130℃下反应3小时，迅速升温至大约180℃，再向反应器滴加10g甲苯，继续升温，于240℃～260℃下反应3小时，得到2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中间体。

取重量百分比为21.5％的氯乙酸溶液300g，加入到带有搅拌器、温度计及冷凝器的四口烧瓶中，在90-100℃下缓慢滴加0.5mol的2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中间体进行反应，整个滴加与反压时间为3小时，冷却后得到咪唑啉的季铵化衍生物。

将2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉季铵盐、丙炔醇、KI、CuI和异丙醇溶剂按所需比例相互混合，搅拌均匀，制得水溶性注水缓蚀剂。

                      实施例2

将200g油酸、100g二乙烯三胺、30g甲苯，按实施例1类似的方法反应制得2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉中间体。

取重量百分比为21.5％的氯乙酸溶液306g，在90-100℃下与0.52mol的2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉中间体进行反应，得到2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季铵盐。

将2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季铵盐、丙炔醇、KI、CuI和水按所需比例复配，得到本发明的缓蚀剂产品。

                      实施例3

为了检验本缓蚀剂对高含CO₂的高矿化度污水腐蚀介质的抑制作用效果，在实验室内利用高温高压釜模拟现场环境对其缓蚀效果进行了评价。试验所采用的介质为总矿化度为2.34×10⁵mg/l、Cl^-含量为1.4×10⁵mg/l油田注入水，材质为油田常用的N80、P110、P105、SM110等。

表1给出了不同浓度下的该缓蚀剂在50℃、CO₂分压为0.1Mpa的介质溶液中的评定结果，试验时间为72小时，材料为N80钢。

表1不同浓度下的静态评价试验结果

表2给出了该缓蚀剂在40℃下、CO₂分压为2.5Mpa的腐蚀介质溶液中对不同材质的缓蚀效率评定结果，试验时间为72小时，缓蚀剂浓度为100ppm。

表2本发明缓蚀剂对不同材质保护效果评定结果

温度(℃)	材质	腐蚀速率(mm/a)		缓蚀率(％)
					空白	加缓蚀剂(100ppm)
		40	N80				0.639	0.094	85.3
P110	0.517			0.038	92.6
			P105			0.827	0.038	95.4
SM110	0.471			00.052	88.9

综上所述，本发明的缓蚀剂产品是一种水溶性的化学药剂，它可对目前油田现场所采用的多种碳钢材料表面进行有效保护。且该缓蚀剂具有用量少、吸附膜寿命长、无污染、无异味等特点，不会对人体造成伤害。

Claims (8)

1.一种油田注水缓蚀剂，该缓蚀剂包括：

(A)70-80％(重量)咪唑啉季铵化衍生物，

(B)5-10％(重量)炔醇，

(C)3-5％(重量)碘化钾，

(D)0.5-1％(重量)碘化亚铜，及

(E)10-20％(重量)溶剂，

其中，炔醇为C₃-C₆炔醇；溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇或水；

所述咪唑啉季铵化衍生物的结构通式为：

其中，R为C₁₂-C₂₀烷基或烯基。

2.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中所述的咪唑啉季铵化衍生物通过下述方法合成：将脂肪酸、部分多胺和携水溶剂(如甲苯或二甲苯)同时加入到带有搅拌和蒸馏装置的反应器中，在140℃～160℃下反应3小时，迅速升温到180℃，再向反应器中滴加另一部分多胺，继续升温，于240℃～260℃下反应3小时，得到咪唑啉中间体；将氯乙酸溶于水中配成溶液，然后将此溶液加入到带有搅拌器、温度计和冷凝器的四口圆底烧瓶中，升温至90～100℃，然后慢慢地滴加咪唑啉中间体进行反应，整个滴加时间控制在2小时左右，反应后得咪唑啉季铵化衍生物。

3.根据权利要求2所述的缓蚀剂，其中所述的咪唑啉中间体的酸值低于5mg KOH/g。

4.根据权利要求2所述的缓蚀剂，其中所述的咪唑啉季铵化衍生物的pH值为4-5。

5.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中所述的炔醇为丙炔醇。

6.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中所述的溶剂为异丙醇或水。

7.根据权利要求1所述的缓蚀剂，其中所述的溶剂为水。

8.制备权利要求1所述的缓蚀剂的方法，该方法包括：将由权利要求2得到的咪唑啉季铵化衍生物与炔醇、碘化钾、碘化亚铜及溶剂按权利要求1所述的比例混合，搅匀即可。