FR2681597A1 - Esters d'acides polybasiques utilises comme inhibiteurs de corrosion dans les champs petroliferes. - Google Patents
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Abstract
Un inhibiteur de corrosion ayant d'excellentes caractéristiques de formation et de persistance de film peut être produit en faisant d'abord réagir dans une réaction de condensation un acide polybasique avec un polyalcool pour former un ester partiel. On fait réagir l'ester partiel avec une imidazoline et/ou des diamines grasses pour salifier l'ester. Si exigé, on peut faire réagir l'ester partiel salifié avec un hydroxyde métallique, un oxyde métallique et/ou de l'ammoniac pour salifier davantage l'ester. On peut ajouter des agents tensio-actifs pour adapter la formule de l'inhibiteur aux besoins spécifiques de l'utilisateur (c'est-à-dire qu'on peut formuler l'inhibiteur de corrosion pour produire un inhibiteur de corrosion très dispersible dans l'eau et soluble dans le pétrole ou un inhibiteur de corrosion soluble dans l'eau et dispersible dans le pétrole). On peut employer, si nécessaire, des solvants véhicules appropriés pour disperser effectivement la formule de l'inhibiteur de corrosion.
Description
J 2681597
Esters d'acides polybasiques utilisés comme inhibiteurs de corrosion dans les champs pétrolifères Cette invention vise à inhiber la corrosion de métaux utilisés dans des champs pétrolifères o on prélève des hydrocarbures et de l'eau des puits de production L'eau peut entraîner la corrosion des tubes métalliques, etc, qui sont utilisés dans les puits Il est donc nécessaire d'ajouter un agent approprié au mélange de pétrole et d'eau pour réduire ou éliminer effectivement les problèmes associés à la corrosion des parties métalliques Ne pas le faire peut entraîner une corrosion extensive des métaux dans ces champs pétrolifères, cette corrosion entraînant des réparations
coûteuses et une perte de productivité.
L'industrie pétrolière a traditionnellement employé des inhibiteurs de corrosion à base d'acides dimères solubles dans le pétrole pour réduire la corrosion dans les tubages de puits de pétrole Ces formules d'inhibition comprennent
couramment des substances qui sont produites par la condensa-
tion thermique d'acides gras à 18 atomes de carbone fonction-
nalisés (contenant une ou deux doubles liaisons, par exemple oléique et linoléique respectivement) Des exemples de
méthodes bien connues permettant de réaliser la polymérisa-
tion thermique d'acides gras consistent, entre autres, à chauffer un mélange d'acides gras appropriés (par exemple un acide gras de tallol ou un acide gras de soja) en la présence d'une argile ou d'un autre catalyseur approprié pour obtenir des quantités variables d'acides gras à 36 atomes de carbone (dimérisés) et à 54 atomes de carbone (trimérisés) Ces acides gras dimères et/ou trimères sont neutralisés avec une imidazoline d'acides gras dérivée d'une amine appropriée (généralement une diéthylène triamine ou DETA) pour obtenir un inhibiteur de corrosion Ces inhibiteurs sont solubles dans le pétrole avec un pouvoir dispersant minimal dans l'eau et ils agissent en recouvrant les surfaces métalliques (par adsorption par des groupes polaires), excluant ainsi l'eau qui est nécessaire pour que le processus de corrosion ait lieu. Toutefois, ces dernières années, plusieurs facteurs ont conduit l'industrie pétrolière à réévaluer sa préférence traditionnelle pour des inhibiteurs de corrosion dispersibles dans l'eau et solubles dans le pétrole De nombreux puits de pétrole produisent couramment des mélanges ayant des teneurs
en eau supérieures à leur teneur en pétrole On peut amélio-
rer le rendement en utilisant le fluide majoritaire dans ces puits comme véhicule pour l'inhibiteur Par ailleurs, l'eau (et les minéraux terreux dissous) est le fluide qui provoque une corrosion électrochimique dans les oléoducs et les gazoducs Si l'on pouvait effectivement rompre le cycle de corrosion à sa source, on disposerait d'un inhibiteur plus efficace Enfin, le solvant véhicule constitue environ 70 % d'un mélange inhibiteur de corrosion standard Remplacer les naphtes aromatiques lourds traditionnels et autres solvants à base d'hydrocarbures par de l'eau éliminerait les dommages à l'environnement causés par l'utilisation de solvants à base
d'hydrocarbures, tout en réduisant également les coûts.
Ainsi, la tendance qui se développe dans l'industrie pétro-
lière est de passer de systèmes de fourniture solubles dans le pétrole pour des systèmes de corrosion à des systèmes de fourniture solubles dans l'eau Ceci est mis en évidence par le nombre croissant de compagnies qui exigent d'évaluer des inhibiteurs de corrosion par des appareils de mesure de résistance de polarisation rectiligne (qui contrôlent l'inhibition dans des systèmes aqueux purs plutôt que dans
les systèmes traditionnels à base d'hydrocarbures et d'eau).
Afin d'augmenter leur pouvoir dispersant dans l'eau, on a formulé des mélanges dimères/trimères solubles dans le pétrole conventionnels avec à la fois des imidazolines d'acides gras et divers agents tensio-actifs Toutefois, la portée de cette approche s'est révélée limitée L'utilisation d'une quantité suffisante d'agent tensio-actif pour rendre
soluble dans l'eau la molécule dimère/trimère réduit sévère-
ment la formation et la persistance du film Autrement dit, l'inhibiteur de corrosion rince simplement le métal, le laissant non protégé Par ailleurs, ces mélanges rendus fortement tensio-actifs ont tendance à émulsifier dans les conditions régnant dans les puits, ce qui cause des problèmes
importants à l'utilisateur.
Des inhibiteurs de corrosion solubles dans l'eau couramment disponibles comprennent des composés quaternaires de pyridine alcoylée (généralement des composés quaternaires de benzyle), des sels d'imidazoline (avec l'acide acétique) et des éthoxylates d'imidazoline Bien que ces inhibiteurs aient été utilisés de façon limitée dans les gazoducs et les oléoducs, ils ne se sont pas encore révélés suffisamment tenaces pour inhiber de façon satisfaisante la corrosion lorsqu'ils sont utilisés dans les conditions dynamiques régnant dans les
puits de pétrole en production.
C'est en conséquence le but de cette invention de procurer un inhibiteur de corrosion efficace et économique pouvant être employé dans les champs pétrolifères, susceptible d'être fabriqué, soit comme molécule très dispersible dans l'eau, soit comme molécule soluble dans l'eau Ces molécules peuvent être formulées pour fournir des inhibiteurs de corrosion solubles dans le pétrole et très dispersibles dans l'eau ou des inhibiteurs de corrosion dispersibles dans le pétrole et solubles dans l'eau, sur la base des besoins individuels spécifiques de l'utilisateur D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à l'évidence à la lecture de la
description suivante.
Le but de cette invention est atteint en faisant d'abord réagir dans une réaction de condensation un acide polybasique avec un polyalcool pour former un ester partiel On fait réagir cet ester partiel avec une imidazoline et/ou des diamines grasses pour former un sel Si nécessaire, l'ester
partiel transformé en sel peut être partiellement ou totale-
ment neutralisé par un hydroxyde métallique, un oxyde métallique et/ou de l'ammoniac On peut ajouter des agents tensio-actifs et/ou un solvant véhicule approprié pour produire une formule d'inhibiteur de corrosion, qui est, soit soluble dans le pétrole et très dispersible dans l'eau, soit dispersible dans le pétrole et soluble dans l'eau, en
fonction des exigences de l'utilisateur.
Les conditions de fond dans un puits de pétrole ou de gaz peuvent varier grandement d'un puits à l'autre Autrement dit, l'environnement peut être "non sulfureux" (CO 2) ou "sulfureux" (H 2 S), les rapports d'eau au pétrole peuvent
varier et la teneur minérale de l'eau peut également varier.
Toutefois, les inhibiteurs de corrosion ci-dessus peuvent être formulés pour satisfaire les exigences spécifiques de
ces divers environnements En outre, les inhibiteurs conser-
vent leur aptitude à former des films protecteurs avec une excellente persistance sur des surfaces métalliques sous un
large spectre de conditions.
Traditionnellement, l'homme de l'art a généralement accepté
que la protection impartie contre la corrosion est propor-
tionnelle à la concentration du carboxylate d'imidazoline dans l'inhibiteur Dans le cas des esters partiels d'acides
polybasiques décrits ici, pour des concentrations équivalen-
tes, la concentration en carboxylate d'imidazoline est réduite d'un pourcentage pouvant atteindre 50 % et cependant la protection contre la corrosion est égale ou supérieure à celle des formules analogues à base d'acide polybasique et d'imidazoline ayant des concentrations totales en composants égales. En fait, les esters partiels d'acides polybasiques ainsi formulés présentent à la fois un pouvoir dispersant ou une solubilité dans l'eau grandement amélioré et un pouvoir
inhibiteur de corrosion amélioré (c'est-à-dire une persis-
tance du film) par rapport aux formules d'inhibiteurs de corrosion courants de l'industrie (à la fois solubles dans le pétrole et solubles dans l'eau) Par ailleurs, le dosage exigé pour procurer le standard industriel d'une protection contre la corrosion de 90 % ou plus est réduit de façon significative.
On va maintenant décrire la réalisation préférée.
La molécule inhibitrice de corrosion polyvalente peut être représentée par les structures chimiques suivantes:
A) CH 3 (CH 2)5 () OR
CH 3HCHZ) C OR
(CH 2), (c E%; 7 I O-Z+ O B) CH: H ( 2)5 (C;)7 C z+
(CH 2)5 (C 2) 7
CH 3 OR dans lesquelles R est un polyalcool (ou des combinaisons de polyalcools) et Z+ est l'imidazoline et/ou des diamines grasses. Dans un procédé préféré de production de l'inhibiteur de corrosion, on fait d'abord réagir (dans une réaction de condensation) un ou plusieurs acides polybasiques avec un ou plusieurs polyalcools pour former un ester partiel avec un indice d'acide faible (c'est-à-dire de 15 à 155) On fait réagir l'ester partiel avec l'imidazoline et/ou des diamines grasses pour former un sel On peut faire réagir l'ester salifié obtenu avec un hydroxyde métallique, un oxyde métallique et/ou de 1,'ammoniac pour salifier davantage l'ester On peut ajouter divers agents tensio- actifs pour obtenir une formule d'inhibiteur adaptée pour satisfaire les besoins de l'utilisateur Si nécessaire, on peut employer un solvant véhicule approprié pour disperser l'inhibiteur de corrosion. La solubilité finale dans l'eau de l'ester inhibiteur de corrosion (qu'il doit dispersible dans l'eau ou soluble dans l'eau) dépendra du degré à la fois de l'estérification et de
la salification de la molécule, de la quantité et du carac-
tère des agents tensio-actifs ajoutés à la formule et de la quantité et du caractère du solvant véhicule utilisé Le poids moléculaire et le caractère hydrophile du polyalcool de
réaction déterminent largement le degré résultant d'estérifi-
cation Dans la présente invention, l'ester inhibiteur de corrosion a une plage d'estérification comprise entre 35 et
71 %, la plage préférée étant 45 à 60 % Le degré de salifica-
tion de la molécule est dirigé par le choix de l'amine (c'est-à-dire sa nature hydrophile/hydrophobe), du métal ou du dérivé d'ammoniac utilisé Ici, une plage de 15 à 32 % en poids de la molécule est salifiée par une imidazoline, des diamines grasses ou des combinaisons de ces substances (la plage préférée étant 18 à 28 % en poids) Cet ester salifié peut ensuite réagir avec 5 à 10 % en poids d'un hydroxyde métallique, d'un oxyde métallique, d'ammoniac ou de leurs
combinaisons pour salifier davantage la molécule.
Les acides polybasiques convenant pour être utilisés dans la production de l'inhibiteur comprennent des acides gras dimérisés de 16 à 36 atomes de carbone, des acides gras trimérisés de 24 à 54 atomes de carbone, etc Ces acides polybasiques peuvent contenir certains taux d'impuretés (c'est-à-dire des monomères, des tétramères, etc) tout en convenant encore à l'utilisation Toutefois, un taux de monomères trop élevé (environ 25 % ou davantage) nuit à
l'inhibition de la corrosion.
Des polyalcools convenant à être utilisés pour produire l'inhibiteur comprennent, sans y être limités, les alcools suivants éthylèneglycol diéthylèneglycol, triéthylèneglycol, polyéthylèneglycol, glycérine, pentaérythritol, triméthylolpentane, et sorbitol. Des combinaisons de ces polyalcools peuvent également convenir. Il est entendu que ces listes sont représentatives et il apparaîtra à l'homme de l'art qu'on peut utiliser divers autres acides polybasiques et polyalcools En conséquence, on peut considérer comme faisant partie de cette invention
d'autres acides polybasiques et d'autres polyalcools conve-
nant pour être utilisés dans la réaction, lorsqu'ils sont
utilisés avec la composition de matière décrite ci-après.
Des hydroxydes métalliques et oxydes métalliques appropriés pour être utilisés dans la production de l'inhibiteur comprennent des dérivés de lithium, de potassium et de
sodium.
Des agents tensio-actifs convenant pour être utilisés avec l'inhibiteur comprennent, sans y être limités, les suivants: (a) des éthoxylates d'acides gras ayant une structure chimique de: o Ci T C O (CHZ C Hz N H dans laquelle N est un entier compris entre 4 et 20; (b) des éthoxylates de nonylphénol ayant une structure chimique de: C 9 O (CH 2 CH 2 O)n -H dans laquelle N est un entier compris entre 4 et 20; (c) des éthoxylates alcooliques ayant une structure chimique de:
R O (CHZ CHZ H
dans laquelle R est C 12-C 18 et N est un nombre entier compris entre 4 et 20; et (d) des dodécylbenzènesulfonates ayant une structure chimique de:
CS'
c 12
dans laquelle X est un métal, une amine ou de l'ammoniac.
En fonction de la dispersibilité ou de la solubilité dans
l'eau de l'inhibiteur de corrosion et en fonction de l'envi-
ronnement dans lequel il doit être utilisé, des formules de
solvants véhicules appropriées peuvent contenir des hydrocar-
bures, de l'eau et/ou des alcools.
Il est dans le domaine de l'homme de l'art d'utiliser une réaction de condensation pour produire un ester avec un degré d'estérification souhaité La réaction de condensation pour produire un ester partiel peut être conduite dans une plage de températures de 165 à 2380 C jusqu'à ce que l'eau de
réaction soit éliminée La réaction ionique avec une imidazo-
line (ou l'analogue) pour produire l'ester partiel salifié peut être conduite dans une plage de températures de 38 à 94 C pendant une période comprise entre 0,5 et 2,0 heures La réaction ionique avec l'hydroxyde métallique (ou l'analogue) pour salifier davantage l'ester partiel peut être conduite dans une plage de températures de 38 à 940 C pendant une
période comprise entre 0,5 et 2,0 heures.
Les exemples suivants sont donnés pour illustrer davantage la présente invention et ne doivent pas être considérés comme la limitant.
EXEMPLE 1
On produit par la méthode suivante un inhibiteur de corrosion soluble dans le pétrole et très dispersible dans l'eau On charge dans un réacteur propre 92,0 % en poids de DTC-195 (DTC-195 est une formule de polymère à 95 % comprenant un acide gras dimérisé à 36 atomes de carbone et un acide gras trimérisé à 54 atomes de carbone dans un rapport de 2:1, fabriqué par Westvaco) On ajoute au DTC-195, tout en agitant, 7,5 % en poids de diéthylèneglycol et 0,5 % en poids d'acide paratoluènesulfonique (lequel est un catalyseur bien connu pour des réactions de condensation) La solution est lentement chauffée jusqu'à une température maximum d'environ 1710 C Lorsque de l'eau commence à se former à environ 1150 C, il est important d'effectuer un balayage d'azote suffisant pour enlever l'eau du réacteur La température maximale est maintenue pendant environ 1 heure (jusqu'à ce que la réaction de condensation soit amenée à sa fin) On laisse refroidir l'inhibiteur de corrosion (ci-après repéré CI-N 1) avant de l'enlever du réacteur A des fins d'essai, on incorpore les diverses quantités de CI-N 1 dans une formule d'inhibiteur
de corrosion standard (désigné ci-après CIF-N 1) compre-
nant:
19,2 % CI-N O 1
,8 % Witcamine 209 (imidazoline formulée à partir d'un rapport molaire 1:1 d'acides gras de tallol et de diéthylènetriamine, fabriqué par Witco, Inc) 3,0 % isopropanol 2,0 % Witconate 605 A (dodécylbenzènesulfate de calcium soluble dans le pétrole, fabriqué par Witco, Inc) ,0 % HANS (Heavy Aromatic Naphtha Solvent: solvant de
naphte aromatique lourd).
Les procédures d'essai sur cet inhibiteur de corrosion (et sur tous les inhibiteurs de corrosion essayés) furent mises en oeuvre dans un four couronne, qui procure une température
et une vitesse de rotation constantes des bouteilles échan-
tillons Ceci simule les conditions au fond du puits avec à la fois des environnements de pétrole et d'eau et des températures élevées Dans les procédures d'essai normales, on fait barboter du CO 2 dans une solution de sel de mer et de kérosène jusqu'à saturation On nettoie des échantillons de métal dans l'acétone, on les sèche et on les met dans les bouteilles d'essai On ajoute ensuite dans les bouteilles l'inhibiteur de corrosion Les bouteilles sont lavées pendant plusieurs minutes avec du C 02 et des quantités égales de kérosène et d'eau salée Les bouteilles sont fermées, placées dans un four couronne et elles tournent de 3600 pour être sûr que chaque extrémité de l'échantillon de métal est exposée à la fois aux environnements aqueux et de pétrole Après ce traitement pendant 1 à 2 heures à 650 C, les échantillons sont
enlevés et placés dans un deuxième jeu de bouteilles conte-
nant du kérosène et de l'eau salée On fait tourner ces bouteilles pendant 1 heure; les échantillons sont retirés une deuxième fois et à nouveau placés dans un mélange de kérosène et d'eau salée et elles tournent à 650 C pendant 22 heures pour vérifier la persistance finale du film Lorsque le traitement est terminé, les échantillons de métal sont retirés des bouteilles, rincés dans un mélange d'eau et d'acide chlorhydrique concentré en parties égales en volume, contenant un inhibiteur de corrosion acide additionnel, ils
sont rincés tout d'abord dans de l'eau distillée et finale-
ment dans de l'alcool isopropylique Les échantillons de métal sont ensuite séchés par essuyage manuel Ils sont pesés
et le pourcentage de protection est calculé selon l'équa-
tion: % de protection = A-B x 100 A = perte de poids des échantillons vierges
B = perte de poids des échantillons inhibés.
Les résultats sont indiqués sur le Tableau 1 ci-après.
CIF N 1 lm % de protection 750 ppm 1500 ppm 2500 ppm CIF-N I sans A 85,7 9410 9415
CIF-N I+ 0,25 % A 8116 89; 8 93,8
CIF-N I+ 0,5 % A 81 t 8 91; 8 91,8
CIF- I+ 1,0 % A 75,8 92,1 93,4
A) TMO-14: agent tensio-actif: monooléate de tallol avec 14 moles d'éthoxylate, fabriqué par Stephen Chemical Company
( 13,4 HLB)
On doit noter que tous les essais en four couronne décrits dans les exemples sont effectués dans un environnement très aqueux (par exemple, pétrole/eau: 10/90 en volume) à moins qu'il ne soit autrement indiqué Par ailleurs, le degré de protection contre la corrosion que l'industrie pétrolière considère souhaitable est 90 % ou davantage Pour les essais de persistance du film, le dosage industriel généralement accepté pour les inhibiteurs de corrosion (pour obtenir la protection de 90 %) est 10 000 ppm, avec un dosage de 5000 ppm considéré comme un bon inhibiteur et 2500 ppm considéré comme un excellent inhibiteur On voit ici que, soit l'inhibiteur,
soit une combinaison de l'inhibiteur et d'un agent tensio-
actif (tous les deux avec un rapport de pétrole à l'eau de :90) donne des résultats d'essai indiquant d'excellentes
propriétés d'inhibition de la corrosion.
EXEMPLE 2
On produit un inhibiteur de corrosion préféré, dans lequel on fait réagir 94,6 % en poids de DTC-195 avec 4,9 % en poids
d'éthylèneglycol et 0,5 % en poids d'acide paratoluènesulfo-
nique (comme catalyseur) dans une réaction de condensation en
suivant la procédure développée dans l'exemple 1 ci-dessus.
A des fins d'essai, on incorpore diverses quantités de l'inhibiteur de corrosion résultant (appelé ci-après CI-N 2) dans une formule d'inhibiteur de corrosion standard (appelé ci-après CIF-N 2), comprenant: 19,4 % CI-No 2 ,6 % Witcamine 209 3,0 % isopropanol 2, 0 % Witconate 605 A et
,0 % HANS,
et on soumet cet inhibiteur à des essais sur couronne Les
résultats sont énumérés sur le Tableau 2 ci-après.
%' de protection750 ppm 1500 ppm 2500 ppm 5000 ppm 1000 lppm CIF-N 2 + 1 i X A89,1 94,5 95; 9 94 3 91 t 7
CIF-NO 2 + 3 % A 93,8 94 W O
CIF-N 2 + 1 X B 8913 94,6 95 t 5
CIF-N 2 + 3 X B 94 X 1 9318
A) TMO-14: agent tensio-actif: monooléate de tallol avec 14 moles d'éthoxylate, fabriqué par Stephen Chemical Company
( 13,4 HLB)
B) MT-615: acide de tallol mixte contenant 28 à 30 % de colophane avec 15 moles d'éthoxylate, fabriqué par Stephen Chemical Company ( 13,7 HLB) Dans tous les cas indiqués, les résultats d'essai sont obtenus dans un environnement extrêmement aqueux (par exemple, pétrole/eau:'10:90 en volume) Les résultats indiquent ici d'excellentes propriétés d'inhibition de
corrosion).
On effectue un test de dispersion comparatif entre les formules de CIF- N 1, CIF-N 2 et une formule d'inhibition de corrosion standard conventionnelle d'acide polybasique et d'imidazoline On ajoute des solutions à 1 % de l'inhibiteur de corrosion formulé à des concentrations de 10 % de saumure aqueuse Les résultats sont indiqués dans le Tableau 3 ci- après Tableau 35 Dispersions comparatives X Dispersé Z Disperse X Dispersé Z Disperse Formula initialement 15 Minutes 30 Minutes 60 Minutes
PA + I F PAS DE DISPERSION
CIF -N 1 e 100 X 70 % 30 Z
CIF -N 2 100 X 90 X 80 % 30 %
PA + IF: acides gras dimères/trimères neutralisés par imidazoline.
La formule standard d'acides dimères/trimères et d'imidazo-
line soluble dans le pétrole ne se disperse pas dans la saumure aqueuse à 10 % Au contraire, les formules CIF-N 1 et CIF-N 2 se dispersent aisément toutes deux dans la saumure et tombent progressivement hors de la solution dans le système statique Ces résultats illustrent graphiquement combien le choix des polyalcools peut influencer le degré de
solubilité de la formule.
EXEMPLE 3
On prépare un inhibiteur de corrosion dans lequel on fait réagir 93,9 % en poids de Westvaco 1500 (un mélange d'acides gras dimères et trimères dérivés de tallol, fabriqué par Westvaco) avec 5,6 % en poids de glycérol et 0,5 % en poids d'acide paratoluènesulfonique (comme catalyseur) dans une réaction de condensation en suivant la procédure exposée dans l'exemple 1 ci-dessus A des fins d'essai, on incorpore diverses quantités de 'l'inhibiteur de corrosion résultant (désigné ci- après CI-N 3) dans une formule d'inhibiteur de corrosion standard (désignée ci-après CIF-N 3) comprenant:
19,2 % CI-N 3
,8 % Witcamine 209 3,0 % isopropanol 2,0 % Witcamine 605 A et
,0 % HANS
On prépare un inhibiteur de corrosion soluble dans le pétrole traditionnel, à des fins de comparaison, en neutralisant le mélange d'acides gras dimères et trimères Westvaco 1500 avec une imidazoline Cette formule d'inhibiteur de corrosion comprend: 12,5 % Westvaco 1500 12,5 % Witcamine 209 3,0 % isopropanol 2,0 % Witcamine 605 A et
,0 % HANS
On soumet les deux formules à un essai sur carrousel dans un environnement d'eau et de pétrole dans le rapport 90:10 Les
résultats en sont énumérés sur le Tableau 4 ci-après.
CI-N 3
% de protection 750 ppm 1500 ppm 2500 ppm 5000 ppm OS 60,1 44 t 6 54,7
CIF-N 3 91,5 95,7 96,1
Les résultats indiquent que la formule d'inhibiteur de corrosion à base d'esters est très supérieure à une formule d'inhibiteur de corrosion traditionnelle basée sur les mêmes
acides gras dimères et trimères.
EXEMPLE 4
On prépare un inhibiteûr de corrosion, dans lequel on fait réagir 93,8 % en poids de DTC-195 avec 5,7 % en poids de glycérol et 0,5 % en poids d'acide paratoluènesulfonique (comme catalyseur) dans une réaction de condensation en
suivant la procédure exposée dans l'exemple 1 ci-dessus.
L'inhibiteur est ci-après désigné CI-No 4.
En suivant la procédure d'essai sur carrousel exposée dans l'exemple 1, on effectue une série d'essais de comparaison à la fois dans un environnement d'eau et de pétrole dans le rapport 90/10 et dans un environnement aqueux à 100 % entre les quantités équivalentes d'une formule contenant le CI-N 4 extrêmement dispersible dans l'eau, une formule d'inhibiteur de corrosion soluble dans le pétrole standard et une formule d'inhibiteur de corrosion soluble dans l'eau standard Dans les deux environnements, l'eau était coupée avec une saumure
NACE à 10 % On incorpore le CI-No 4 dans une formule d'inhi-
biteur de corrosion standard (désignée ci-après CIF-N 4) comprenant:
19,4 % CI-N 4
5,6 % Witcamine 209 3,0 % isopropanol 2,0 % Witconate 605 A et
,0 % HANS
La formule d'inhibiteur de corrosion soluble dans le pétrole (OSF) comprend: 12,5 % DTC-295 (un mélange d'acides gras dimères/trimères polymérisés, fabriqué par Westvaco) 12,5 % Witcamine 209 3,0 % isopropanol 2,0 % Witconate 605 A, et
,0 % HANS
La formule d'inhibiteur de corrosion soluble dans l'eau (WSF) comprend: , 0 % JETCO S-50 (un composé d'ammonium quaternaire fabriqué par Jetco, Inc) 32,0 % isopropanol 18,0 % eau
Les résultats sont indiqués sur les Tableaux respectifs ci-
apres.
Tableau 6
:I 0 eau:pétrole Comparaison pp Mn OSF CIF'N 4 WSF 750 92,7 93 r 5 < 25 X O
1500 94,0 93,0 < 25,0
2500 92,0 93,2 < 250
5000 < 25 t O
Tableau 7
% eau Comparaison pp M OSF CIF-N 4 WSF
750 65; 0 74 X 1 < 2570
1500 66 t 6 7974 < 25 t O
2500 70,5 84,3 < 25; O
5000 75 W 2 85 t 8 < 25 O Lorsqu'on le compare à la formule soluble dans le pétrole
dans l'environnement d'essai sur carrousel dynamique, CIF-
N 4 présente des propriétés d'inhibition de la corrosion équivalentes dans l'environnement d'eau et d'hydrocarbures et des propriétés d'inhibition supérieures dans l'environnement aqueux Dans un essai dynamique, la formule CIF-N 4 est de loin supérieure dans les deux environnements par comparaison avec la formule soluble dans l'eau (dont la protection contre
la corrosion est toujours inférieure à 25 %).
EXEMPLE 5
On prépare par la méthode suivante un inhibiteur de corrosion très dispersible dans l'eau et soluble dans le pétrole On charge dans un réacteur propre 93,5 % en poids de DTC-195 (DTC-195 est une formule de polymère à 95 % comprenant un acide gras dimérisé à 36 atomes de carbone et un acide gras trimérisé à 54 atomes de carbone dans un rapport de 2 à 1, fabriqué par Westvaco) On ajoute, en agitant, au DTC-195,
0,69 % en poids d'éthylèneglycol, 1,88 % en poids de diéthy-
lèneglycol, 1,88 % en poids de glycérol, 1,88 % en poids de
triméthanol propane et 0,2 % en poids d'acide paratoluènesul-
fonique On chauffe lentement la solution jusqu'à une température maximale d'environ 193 C Comme l'eau commence à se former à environ 1500 C, il est important de rincer avec suffisamment d'azote pour éliminer l'eau du réacteur La température maximale est maintenue pendant environ 1 heure (ou jusqu'à la fin de la réaction de condensation) On laisse
refroidir l'inhibiteur de corrosion (désigné ci-après CI-
N O 5) avant de l'enlever du réacteur Le CI-No 5 est incor-
poré dans une formule d'inhibiteur de corrosion (désignée ci-
après CIF-N O 5) comprenant
19,2 % CI-N O 5
,8 % Witcamine O 209 3,0 % isopropanol 2,0 % Witconateg 605 A
,0 % HANS
La formule CIF-N O 5 donne d'excellents résultants lors des essais. Bien que, dans les exemples ci-dessus, les divers inhibiteurs de corrosion étaient formulés pour des environnements dynamiques, et essayés dans ces environnements, correspondant aux sévères conditions rencontrées dans la pratique du forage de puits, on doit noter que les inhibiteurs fonctionnent également bien pour empêcher la corrosion lorsqu'ils sontutilisés dans d'autres applications, habituellement moins sévères, (par exemple oléoducs et gazoducs, pipe-lines de produits finis, radiateurs d'automobiles, etc) En fait, de
nombreuses modifications et variantes de la présente inven-
tion apparaîtront à l'homme de l'art à la lumière de l'ensei-
gnement ci-dessus Il est donc bien entendu que la portée de
l'invention n'est pas limitée par la description précédente.
Claims (13)
1. Composition de matière, caractérisée en ce qu'elle a la structure chimique générale suivante: A) c H 3 (CHZ) 5 ()7 c-O
CH 3 C
O-z+ ou
O
B) CH 3 (CH 2)5 (CH 2)7 -C Z+
(C 2) 5 (c 2) 7
CH 3 CO
OR dans laquelle R est un polyalcool et Z+ est un élément du groupe comprenant une imidazoline, des diamines grasses ou
leurs combinaisons.
2. Composition de matière selon la revendication 1, caracté-
risée en ce que le polyalcool est choisi dans le groupe
comprenant les alcools suivants: éthylèneglycol, diéthylène-
glycol, triéthylèneglycol, polyéthylèneglycol, glycérine, sorbitol, pentaérythritol, triméthylolpentane et leurs combinaisons
3 Composition de matière selon la revendication 1, caracté-
risée en ce qu'on fait réagir l'imidazoline, les diamines grasses ou leurs combinaisons avec un élément choisi dans le
groupe comprenant un hydroxyde métallique, un oxyde métalli-
que, l'ammoniac ou leurs combinaisons.
4. Procédé pour produire un inhibiteur de corrosion, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: (a) faire réagir dans une réaction de condensation un acide polybasique avec un polyalcool pour former un ester partiel qui est estérifié à 35 à 71 %; et (b) faire réagir dans une réaction ionique cet ester partiel avec 15 à 32 % en poids d'un élément choisi dans le groupe comprenant une imidazoline, des diamines grasses, ou leurs combinaisons, salifiant ainsi l'ester partiel pour former un
inhibiteur de corrosion.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: (a) faire réagir dans une réaction de condensation un acide polybasique avec un polyalcool pour former un ester partiel qui est estérifié à 45 à 60 %; et (b) faire réagir dans une réaction ionique cet ester partiel avec 18 à 28 % en poids d'un élément choisi dans le groupe comprenant une imidazoline, des diamines grasses ou leurs combinaisons, salifiant ainsi l'ester partiel pour former un
inhibiteur de corrosion.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fait réagir dans une réaction ionique l'ester partiel salifié avec 5 à 10 % en poids d'un élément choisi dans le groupe comprenant un hydroxyde métallique, un oxyde métallique, l'ammoniac ou leurs combinaisons, salifiant ainsi davantage
l'ester partiel pour former un inhibiteur de corrosion.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'acide polybasique est choisi dans le groupe comprenant des acides gras dimérisés à 16 à 36 atomes de carbone, des acides
gras trimérisés à 24 à 54 atomes de carbone et leurs combi-
naisons. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polyalcool est choisi dans le groupe comprenant les
alcools suivants: éthylèneglycol, diéthylèneglycol, triéthy-
lèneglycol, polyéthylèneglycol, glycérine, sorbitol, pentaé-
rythritol, triméthylolpentane, et leurs combinaisons. 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le métal contenu dans l'hydroxyde métallique ou l'oxyde métallique est choisi dans le groupe contenant le lithium, le
potassium, et le sodium.
10. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caracté-
risé en ce qu'on emploie un agent tensio-actif ou une combinaison d'agents tensio-actifs en mélange avec cet
inhibiteur de corrosion.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'agent tensio-actif est choisi dans le groupe comprenant: (a) des éthoxylates d'acides gras ayant la structure chimique suivante: I C 17 c o (C Hz CH 2)n H dans laquelle N est un nombre entier compris entre 4 et 20; (b) des éthoxylates de nonylphénol ayant la structure chimique suivante:
C 9 (CH 2 CH 2 0) H
dans laquelle N est un nombre entier compris entre 4 et 20; (c) des éthoxylates d'alcool ayant la structure chimique suivante:
R O (CH 2 CH 2 O)M H
dans laquelle R est C 12-C 18 et N est un nombre entier compris entre 4 et 20; (d) des dodécylbenzènesulfonates ayant la structure chimique suivante Cdz z SO 3 x dans laquelle X est un métal, une amine ou de l'ammoniac; et
(e) leurs combinaisons.
12. Produit du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le produit est un inhibiteur de corrosion très
dispersible dans l'eau et soluble dans le pétrole.
13. Produit du procédé selon le revendication 4, caractérisé en ce que le produit est un inhibiteur de corrosion soluble
dans l'eau et dispersible dans le pétrole.
14. Produit du procédé selon l'une des revendications 6 à
10. 15 Méthode pour inhiber la corrosion dans l'équipement et les tuyauteries d'un champ pétrolifère, qui sont en contact avec un milieu de pétrole et d'eau sortant d'un puits de production, caractérisée en ce qu'on revêt cet équipement et ces tuyauteries avec une formule comprenant l'inhibiteur de
corrosion du procédé de l'une des revendications 4 à 10.
16. Méthode selon la revendication 15, caractérisée en ce
qu'on ajoute un solvant véhicule pour disperser l'inhibiteur.
17 Méthode selon la revendication 16, caractérisée en ce que le solvant véhicule est choisi dans le groupe comprenant l'eau, un alcool, des solvants à base d'hydrocarbures et
leurs combinaisons.
18 Méthode pour inhiber la corrosion dans des métaux qui sont en contact avec un milieu aqueux, caractérisée en ce
qu'on revêt le métal avec une formule comprenant la composi-
tion de matières de l'une des revendications 1 à 3.
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