CN1277241A - 一种油田用注水缓蚀剂 - 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

一种油田用注水缓蚀剂

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状腐蚀等原因。

本发明的目的在于研制一种适用于油田注水介质的缓蚀剂，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。且其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)碱金属碘化物1，

(D)0.5-1％(重量)碱金属碘化物2，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。

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145℃～175℃下反应3小时后，再向反应器中滴加另一部分多胺，继续升温，于240℃～260℃下反应2-5小时，得到咪唑啉中间体，其酸值低于5mg KOH/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、温度计和蒸馏装置的反应器中，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2-3小时，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、碱金属碘化物1、碱金属碘化物2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Cl^-、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110g十四烷基酸、38g二乙烯三胺和20g甲苯同时加入到带有搅拌和蒸馏装置的反应器中，在165℃下反应3小时后，再向反应器滴加38g二乙烯三胺，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140g的2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中间体进行反应，整个滴加与反应时间为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-氨乙基咪唑啉季铵化衍生物、炔醇、碱金属碘化物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100g油酸、55g二乙烯三胺、15g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300g，在90-100℃下与170g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-氨乙基咪唑啉季铵化衍生物。

将2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季铵化衍生物、己炔醇、碱金属碘化物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			0.052	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，它可在含CO₂的污水环境中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。

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)碱金属碘化物1，

(D)0.5-1％(重量)碱金属碘化物2，及

(E)10-20％(重量)溶剂，

其中，炔醇为C₃-C₆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145℃～175℃下反应3小时后，再向反应器中滴加另一部分多胺，继续升温，于240℃～260℃下反应2-5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另一带有搅拌器、温度计和蒸馏装置的反应器中，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2-3小时，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5.0mg 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、碱金属碘化物1、碱金属碘化物2及溶剂按权利要求1所述的比例混合，搅匀即可。