CN115197685A - 一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法，属于石油化工领域，该溶硫剂可广泛应用于高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等，解除硫沉积对其造成的堵塞。该溶硫剂由胺类溶剂、助溶剂、溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂组成。该溶硫剂为无色透明液体，易溶于水。本发明还公开了该溶硫剂的制备方法。本发明制备的溶硫剂具有低毒、高效、环保、无恶臭等优势，溶硫速度快、溶硫量高，使用环境温度范围宽，对金属和高分子材料基本不造成腐蚀。本发明制备方法简单、环境影响小、性能稳定、成本低、便于工作操作，可实现工业化批量生产。

Description

一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油化工领域，尤其涉及一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法。
背景技术
随着高含硫气田的开发，硫沉积问题日益严重。高含硫气藏流体中含有硫化氢气体和单质硫，具有剧毒和强腐蚀性。在开采过程中，随着温度和压力降低，气流中的硫含量达到或超过饱和度，导致硫晶体析出、沉积，对储层、井筒及地面管线造成腐蚀堵塞，使得气井产能大幅度下降，迫使气井减产、停产。此外，一旦生产管汇处形成“硫堵”，可能会因腐蚀、憋压等破坏管汇，造成含硫气体的逸出，对人民的生命财产安全构成严重的影响。因此，研发出一款高效溶硫剂解决高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等处的硫沉积问题，降低对开发生产的影响将变得十分重要。
溶硫剂解堵技术是目前国内外广泛采用的一套硫沉积处理方法。溶硫剂主要分为物理和化学溶剂两大类。常见的物理溶硫剂有二硫化碳、四氯化碳、甲苯、环烷烃、芳香烃、液体烃、石蜡矿物油、石油馏分等，主要处理中等程度的硫沉积。化学溶硫剂具有较高的溶硫能力，最常见的是二硫化物类溶剂，一般以二甲基二硫醚为主剂，辅以催化剂，通过二甲基二硫醚与硫元素形成二甲基多硫化物达到溶硫的目的。
目前，国外应用最多的则是以加拿大Alberta硫磺研究所和美国Pennwalt公司的溶硫剂为代表，其为二硫化物类溶剂，且溶硫效果较好。然而这类多硫化物溶硫剂挥发性强，有强烈的恶臭味和刺激性，且毒性较大，易吸附在衣服和头发上，给现场应用带来不便，不利于现场工作人员的健康与安全。
专利CN108084980A公开了一种高效溶硫剂及其制备方法，主要组成成分是伯胺类、二甲基亚砜、多乙烯多胺和路易斯碱，虽然其毒性小、无恶臭，且溶硫效果还可以，但其强碱性又容易造成腐蚀问题，且溶解沉积硫块渗透能力差，溶硫速度缓慢。
专利CN104140800A公开了一种用于高含硫气田的胺类溶硫剂，主要组成成分是甲酰胺类物理溶硫剂和多乙烯多胺类化学溶硫剂，其溶硫效果较好，毒性小、无恶臭，但其溶硫速度缓慢，容易造成腐蚀问题，且材料成本偏高，不适于批量工业化生产。
综上，现有技术存在的问题为：
1)目前常用的二硫化物类溶硫 剂挥发性强、有强烈的恶臭味和刺激性，且毒性较强；
2)目前常用的 胺类溶硫剂硫溶解度小、溶解速度缓慢；
3)目前常用的无机碱类溶硫 剂具有腐蚀性和强碱性，不利于现场工作人员操作；
4)目前常用的溶 硫剂生产成本偏高、性能稳定性差、使用温度范围较窄。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法，该胺类溶硫剂用于高含硫气井井筒、地面管线及阀 门、筛网等，解除硫沉积对其造成的堵塞，具有高效的溶硫能力，使用环境温度范围宽。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂，所述胺类溶硫剂的组成成分如下：
胺类溶剂；
助溶剂；
溶硫辅剂；
渗透剂；
乳化剂。
进一步的，所述胺类溶硫剂组成成分的重量份数构成如下：
胺类溶剂：50~90份；
助溶剂：1~25份；
溶硫辅剂：1~20份；
渗透剂：0.5~2份；
乳化剂：0.5~5份。
一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂的制备方法，所述制备工艺步骤和条件如下：
S1.按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用；
S2.向反应釜中加入胺类溶剂，再向反应釜中加入助溶剂，搅拌使其混合均匀；
S3.待步骤S2中溶剂混合均匀后，再向反应釜中依次加入溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀；
S4.搅拌1~3h，制得无色透明液体，即获得用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂。
进一步的，所述胺类溶剂为甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、叔丁胺、正丁胺、二乙胺、乙二胺、异丁胺、苯胺、苄胺、萘胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种。
进一步的，所述助溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基二硫醚、二芳基二硫醚、乙二醇单甲醚、石油醚中的一种或多种。
进一步的，所述溶硫辅剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N,N-二甲基丙酰胺、二乙基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺中的一种或多种。
更进一步的，所述渗透剂为渗透剂JFC、渗透剂JFC-1、渗透剂JFC-2、渗透剂JFC-E、低泡渗透剂SF、快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、渗透剂OE-35、垂直渗透剂柠檬酸铵中的一种或多种。
更进一步的，所述乳化剂为聚山梨酯、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇醚硫酸钠、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
本发明的有益效果：
本发明提出的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂及其制备方法，未使用二甲基二硫醚等二硫化物，挥发性小、无恶臭气味、刺激性低，毒性极小，对环境友好。其具有多组分协同溶硫效果，使体系保持较高的活性，溶硫效果好，引入渗透剂和乳化剂使本发明能制成乳化能力更强和渗透效果更好的溶液，可极大程度的提高其对沉积硫块的溶解能力，此外，本发明的溶硫剂腐蚀性也极小，既保证了现场工作人员的健康与安全，也缓解了环境危害的压力；该新型胺类溶硫剂与现有的溶硫剂相比，其性能稳定、使用温度范围宽，在不同温度下均具有优良的溶硫效果，30℃下1g溶硫剂可溶解0.95g单质硫，且溶硫速度较快，只需要30min便可完全溶解，可广泛应用于石油化工领域，特别适用于解决高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等处的硫沉积问题；该新型胺类溶硫剂采用物理混合方法制备而成，该方法操作简单、环境影响小、性能稳定、成本低、便于工作操作，可实现工业化批量生产。
附图说明
图1是实施例3中溶硫量和溶硫速度影响的实验图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中，一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂，所述胺类溶硫剂的组成成分如下：
胺类溶剂；
助溶剂；
溶硫辅剂；
渗透剂；
乳化剂。
进一步的，所述胺类溶硫剂组成成分的重量份数构成如下：
胺类溶剂：50~90份；
助溶剂：1~25份；
溶硫辅剂：1~20份；
渗透剂：0.5~2份；
乳化剂：0.5~5份。
一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂的制备方法，所述制备工艺步骤和条件如下：
S1.按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用；
S2.向反应釜中加入胺类溶剂，再向反应釜中加入助溶剂，搅拌使其混合均匀；
S3.待步骤S2中溶剂混合均匀后，再向反应釜中依次加入溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀；
S4.搅拌1~3h，制得无色透明液体，即获得用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂。
本发明进一步设置为：所述胺类溶剂为甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、叔丁胺、正丁胺、二乙胺、乙二胺、异丁胺、苯胺、苄胺、萘胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种。
本发明进一步设置为：所述助溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基二硫醚、二芳基二硫醚、乙二醇单甲醚、石油醚中的一种或多种。
本发明进一步设置为：所述溶硫辅剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N,N-二甲基丙酰胺、二乙基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺中的一种或多种。
本发明进一步设置为：所述渗透剂为渗透剂JFC、渗透剂JFC-1、渗透剂JFC-2、渗透剂JFC-E、低泡渗透剂SF、快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、渗透剂OE-35、垂直渗透剂柠檬酸铵中的一种或多种。
本发明进一步设置为：所述乳化剂为聚山梨酯、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇醚硫酸钠、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
所述步骤S4中，搅拌1.5h，制得无色透明液体，即获得用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂。
所述溶硫剂广泛应用于高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等，优选应用于高含硫气井井筒。
与现有的溶硫剂相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的新型胺类溶硫剂，未使用二甲基二硫醚等二硫化物，挥发性小、无恶臭气味、刺激性低，毒性极小，对环境友好。其具有多组分协同溶硫效果，使体系保持较高的活性，溶硫效果好。引入渗透剂和乳化剂使本发明能制成乳化能力更强和渗透效果更好的溶液，可极大程度的提高其对沉积硫块的溶解能力。此外，本发明的溶硫剂腐蚀性也极小，既保证了现场工作人员的健康与安全，也缓解了环境危害的压力。
本发明提供的新型胺类溶硫剂，与现有的溶硫剂相比，其性能稳定、使用温度范围宽，在不同温度下均具有优良的溶硫效果，30℃下1g溶硫剂可溶解0.95g单质硫，且溶硫速度较快，只需要30min便可完全溶解。可广泛应用于石油化工领域，特别适用于解决高含硫气井井筒、地面管线及阀门、筛网等处的硫沉积问题。
本发明提供的新型胺类溶硫剂，采用物理混合方法制备而成，该方法操作简单、环境影响小、性能稳定、成本低、便于工作操作，可实现工业化批量生产。
为说明本发明溶硫剂的性能，对制备的产品分别进行了溶硫性能评价、溶硫速度评价和腐蚀速率评价。
1、溶硫性能评价；
溶硫实验在常压、一定温度下进行。将质量为M0的单质硫样粉末加入到质量为M的溶硫剂中，搅拌溶解，转速为280r/min，溶解充分后将硫和溶硫剂的混合物倒入装有质量为M1的滤纸的漏斗中过滤，并用相应温度下的四氢呋喃冲洗滤纸，然后在低温下将滤纸上面的液体烘干，直到质量恒定为M2，用差量法计算滤纸上面存留的硫的质量。然后求出1g溶硫剂的溶硫量S=(M0+M1－M2)/M。
2、溶硫速度评价；
在室内对其溶硫速度进行实验。测试不同温度下实施例中制得的溶硫剂溶解硫剂自身质量50%的单质硫粉所用的时间。
3、腐蚀速率评价；
用质量失重法采用N80挂片进行实验。用单位面积上金属片损失或增加的重量来表示腐蚀速率的大小，计算公式：V=（W0-Wt）/St。其中，W0为挂片腐蚀前的质量，g；Wt为挂片洗去腐蚀产物后的质量，g；S为挂片的表面积，m2；t为腐蚀进行的时间，h。
1、溶硫剂的制备：
实施例1、按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用：
胺类溶剂：65份；助溶剂：20份；溶硫辅剂：10份；渗透剂：1.5份；乳化剂：3.5份。
依次向反应釜中加入胺类溶剂、助溶剂、溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀，使其完全混合，继续搅拌1.5h，制得无色透明液体，即获得新型胺类溶硫剂。在30℃下进行溶硫和腐蚀性实验，得到1g溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率。
实施例2、按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用：
胺类溶剂：77份；助溶剂：8份；溶硫辅剂：12份；渗透剂：1份；乳化剂：2份。
依次向反应釜中加入胺类溶剂、助溶剂、溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀，使其完全混合，继续搅拌1.5h，制得无色透明液体，即获得新型胺类溶硫剂。在30℃下进行溶硫和腐蚀性实验，得到1g溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率。
实施例3、按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用：
胺类溶剂：67份；助溶剂：15份；溶硫辅剂：15份；渗透剂：1份；乳化剂：2份。
依次向反应釜中加入胺类溶剂、助溶剂、溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀，使其完全混合，继续搅拌1.5h，制得无色透明液体，即获得新型胺类溶硫剂。在30℃下进行溶硫和腐蚀性实验，得到1g溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率。
实施例4、按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用：
胺类溶剂：70份；助溶剂：12份；溶硫辅剂：15份；渗透剂：1份；乳化剂：2份。
依次向反应釜中加入胺类溶剂、助溶剂、溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀，使其完全混合，继续搅拌1.5h，制得无色透明液体，即获得新型胺类溶硫剂。在30℃下进行溶硫和腐蚀性实验，得到1g溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率。
实施例5、按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用：
胺类溶剂：85份；助溶剂：5份；溶硫辅剂：7份；渗透剂：1份；乳化剂：2份。
依次向反应釜中加入胺类溶剂、助溶剂、溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀，使其完全混合，继续搅拌1.5h，制得无色透明液体，即获得新型胺类溶硫剂。在30℃下进行溶硫和腐蚀性实验，得到1g溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率。
2、溶硫剂的溶硫性能和腐蚀速率评价：
分别在实施例1~5所制得的溶硫剂中加入单质硫，30℃下进行溶硫实验和腐蚀性实验，得到1g溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率。具体实验结果如下：
下表为实施例1~5溶硫剂的溶硫量和质量腐蚀速率结果
项目
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
溶硫量（g）
0.72
0.95
0.75
0.83
0.94
腐蚀速率（g/m2•h）
0.0011
0.0008
0.0009
0.0008
0.0010
3、温度对溶硫剂溶硫量和溶硫速度的影响评价：
采用实施例3制得的溶硫剂，分别在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下进行溶硫性能评价和溶硫速度评价，得到不同温度下1g溶硫剂的溶硫量和溶解50%最大溶硫量的单质硫粉所用的时间。具体实验结果见图1。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (8)

1.一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂，其特征在于，所述胺类溶硫剂的组成成分如下：
胺类溶剂；
助溶剂；
溶硫辅剂；
渗透剂；
乳化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂，其特征在于，所述胺类溶硫剂组成成分的重量份数构成如下：
胺类溶剂：50~90份；
助溶剂：1~25份；
溶硫辅剂：1~20份；
渗透剂：0.5~2份；
乳化剂：0.5~5份。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂的制备方法，其特征在于，所述制备工艺步骤和条件如下：
S1.按照组成成分的重量份数比例称取各组分，备用；
S2.向反应釜中加入胺类溶剂，再向反应釜中加入助溶剂，搅拌使其混合均匀；
S3.待步骤S2中溶剂混合均匀后，再向反应釜中依次加入溶硫辅剂、渗透剂和乳化剂，搅拌均匀；
S4.搅拌1~3h，制得无色透明液体，即获得用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂。
4.根据权利要求1-2任意一项所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂，其特征在于：
所述胺类溶剂为甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、叔丁胺、正丁胺、二乙胺、乙二胺、异丁胺、苯胺、苄胺、萘胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1-2任意一项所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂，其特征在于：
所述助溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基二硫醚、二芳基二硫醚、乙二醇单甲醚、石油醚中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂的制备方法，其特征在于：
所述溶硫辅剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N,N-二甲基丙酰胺、二乙基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基乙酰胺中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂的制备方法，其特征在于：
所述渗透剂为渗透剂JFC、渗透剂JFC-1、渗透剂JFC-2、渗透剂JFC-E、低泡渗透剂SF、快速渗透剂T、耐碱渗透剂OEP-70、耐碱渗透剂AEP、渗透剂OE-35、垂直渗透剂柠檬酸铵中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的一种用于高含硫气田的新型胺类溶硫剂的制备方法，其特征在于：
所述乳化剂为聚山梨酯、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇醚硫酸钠、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
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