CN101182410B - 一种油田缓蚀剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油田缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂是由咪唑啉季铵化改性产物和有机膦酸盐类共聚物按照1.5-2∶0.8-1.2比例复配而成，其中咪唑啉季铵化改性产物是由工业有机酸、二乙烯三胺、二甲苯和含氮化合物按照化学剂量反应合成；有机膦酸盐类共聚物是由有机胺、醛类和无机磷化物按照化学剂量反应合成。本发明的油田缓蚀剂由于其分子结构中含有对金属吸附性能较强的极性基(即亲水基)：季铵化的咪唑啉结构和膦酸盐的分子结构，因此既能防止H2S和SRB造成的腐蚀，又能防止CO2和不均匀结垢造成的腐蚀，缓蚀性能优良，成本低。

Description

一种油田缓蚀剂
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种油田缓蚀剂。
背景技术
腐蚀是油田生产过程中存在的一个严重问题，特别是随着油田开发时间的持续，原油的含水逐年升高，井筒及地面集油管线、设备、容器等腐蚀日益严重，很短时间就被腐蚀穿孔而报废，直接影响油田的正常生产。
油田井筒及地面管线、设备、容器等在油田采出污水中的腐蚀过程，虽然也属于电化学腐蚀，但是此***的腐蚀却不象在酸液中的腐蚀，而是一个十分复杂的腐蚀过程，是多种因素的共同作用造成的，研究表明：在油田造成井下和地面腐蚀的主要因素是H2S、CO2、SRB和不均匀结垢引起，其主要原因是由于油田采出污水水质复杂，即溶解有多种无机盐类(矿化度高)，还可能溶解有酸性气体，如CO2、H2S以及O2等。另外，还含有多种细菌和微生物。这些物质在水质中存在，都会给油田生产设施带来严重的腐蚀。为了有效地控制或防止油田腐蚀，全国各大油田采取的方法很多：合理选材或改变材料组成；采用合适的涂层；改变腐蚀介质成份；添加缓蚀剂等。这些普遍存在成本高及适用范围窄等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种既能防止H2S和SRB造成的腐蚀，又能防止CO2和不均匀结垢造成的腐蚀，且成本低，缓蚀效果好的油田缓蚀剂。
性能良好的缓蚀剂，其分子结构必须具备两亲性，既含有一定烃链长度的疏水基，也要含有对金属吸附性能较强的极性基(即亲水基)，才能有较理想的缓蚀性能。
本发明正是基于上述原理建立，其具体采用的的技术方案为：
一种油田缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂是由咪唑啉季铵化改性产物和有机膦酸盐类共聚物按照1.5-2∶0.8-1.2比例复配而成；
其中咪唑啉季铵化改性产物是由工业有机酸、有机胺、二甲苯和含氮化合物按照化学剂量反应合成；
有机膦酸盐类共聚物是由有机胺、醛类和无机磷化物按照化学剂量反应合成；
上述咪唑啉季铵化改性产物的合成反应过程为：首先将工业有机酸和有机胺、二甲苯按剂量加入反应瓶中，在不断搅拌下升温至100～110℃反应55-60分钟，再升温到200～210℃反应90-95分钟，后将得到的产物再与含氮化合物反应95-100分钟冷却后即得；
所述的工业有机酸为油酸或环烷酸；
所述的含氮化合物为氯化苄基铵、烷基三甲基氯化铵或聚季铵盐；
上述有机膦酸盐类共聚物的合成反应过程为：首先将有机胺和水加入烧瓶中，然后慢慢滴加醛类溶液，再慢慢滴加无机磷化物，控制反应温度40-42℃，待加完无机磷化物后，升温至100℃～105℃，反应2～3小时，即可；
所述有机胺为乙二胺、二乙烯三胺或己二胺；
所述醛类为甲醛；
所述无机磷化物为三氯化磷或亚磷酸。
本发明具有优良的缓蚀性能，就是因为它的分子结构中含有对金属吸附性能较强的极性基(即亲水基)：季铵化的咪唑啉结构、膦酸盐的分子结构。
季铵化的咪唑啉结构上三个N原子均有孤对电子与Fe配位键吸附，这种配位键是化学键，吸附力很强，不易脱附，足以从金属表面上排替掉腐蚀介质，起到良好的缓蚀作用，防止H2S、CO2的腐蚀；同时与咪唑啉结构相连的季铵盐阳离子基团，起到杀菌的目的；与高效阻垢剂复配，可以起到阻垢作用，能防止垢下腐蚀。
本发明其外观为为褐色或黄色液体，有效含量100％，密度(20℃)为1.0～1.2g/cm3，凝固点≤-8℃，PH值5～7，易溶于水。
将本发明的缓蚀剂在不同的浓度下，针对油房庄、红井子、郝坨梁、吴旗油田采出水，进行缓蚀性能测定，结果见表1。操作方法按照石油天然气行业标准SY 5273-1991的规定，由空白和加药缓蚀速率求得所用缓蚀剂对A3钢片的缓蚀率。
表1  本发明缓蚀剂YZHS-1在不同油田采出水中缓蚀效果评价
腐蚀介质        腐蚀速率mm/a 缓蚀率/％
    空白     100mg/L
  油一联(沉降罐)定121-7靖一联(沉降罐)柳33-49刘坪站沉降罐吴69-67王家场接转站王44     0.0940.1070.1990.1430.1250.1280.1470.103     0.0190.0210.0370.0280.0220.0210.0320.018     79.5980.6381.6180.1382.3183.5478.5282.67
从表1可看出，本发明缓蚀剂YZHS-1对于腐蚀严重的油井和地面***都有很好的缓蚀作用，其缓蚀率能达到80％。腐蚀速率均可达到石油行业标准(＜0.076mm/a)。
本发明现场应用效果显著，本发明缓蚀剂YZHS-1于2004年底陆续在吴旗、油房庄、盘古梁、ZJ2等油田区快的120口严重腐蚀的油井上进行试验，从两年多来的试验情况看，有84口井检泵，加药前检泵周期平均为83天，加药后263天，延长了180天。加药的其它的36口井加药前检泵周期平均为178天，加药后平均已正常生产562天，最长已经延长到612天，使用效果显著。
具体实施方式
1.咪唑啉季铵化改性产物的合成
按照化学反应计量准备原料：工业有机酸(油酸或环烷酸)，有机胺(乙二胺、二乙烯三胺或己二胺)、二甲苯和含氮化合物(氯化苄基铵、烷基三甲基氯化铵或聚季铵盐)。
主要设备采用：电动搅拌器、三颈反应瓶、冷凝装置和恒温加热套。
具体合成方法为：在装有搅拌器、冷凝管、液滴漏斗、温度计的反应瓶中，再将化学计量的工业有机酸和有机胺、二甲苯按加入反应瓶中，在不断搅拌下升温至100～110℃反应1h，再升温到200～210℃反应1.5h后，得到咪唑啉化合物，再将其与含氮化合物按一定比例在110～115℃反应95-100分钟冷却后得到深褐色液体，即为咪唑啉季铵化改性产物。
2.有机膦酸盐类共聚物的合成
按照化学反应计量准备原料：有机胺(乙二胺、二乙烯三胺或己二胺)、醛类(甲醛)、无机磷化物(三氯化磷或亚磷酸)。
主要设备采用：设备电动搅拌器、四口烧瓶、电热套、温度计、冷凝装置、滴加装置、尾气吸收装置。
具体合成方法为：先将定量的有机胺和水加入烧瓶中，然后慢慢滴加醛类溶液，加完醛后慢慢滴加无机磷化物，控制反应温度40℃。加完无机磷化物后，升温至100℃～105℃左右，继续反应一定时间。冷却后得棕黄色透明液体即为产品。
3.缓蚀剂的合成
将上述咪唑啉季铵化改性产物和有机膦酸盐类共聚物按照2∶1的比例混合，即得高效缓蚀剂YZHS-1。所得缓蚀剂，其外观为为褐色或黄色液体，有效含量100％，密度(20℃)为1.0～1.2g/cm3，凝固点≤-8℃，PH值5～7，易溶于水。

Claims (1)

1.一种油田缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂是由咪唑啉季铵化改性产物和有机膦酸盐类共聚物按照2∶1比例复配而成，其外观为褐色或黄色液体，有效含量100％，20℃下密度为1.0～1.2g/cm3，凝固点≤-8℃，PH值5～7，易溶于水，
上述咪唑啉季铵化改性产物为将工业有机酸和有机胺、二甲苯按化学剂量加入反应瓶中，在不断搅拌下升温至100～110℃反应55-60分钟，再升温到200～210℃反应90-95分钟，后将得到的产物再与含氮化合物反应95-100分钟，冷却后所得，其中有机酸为油酸或环烷酸，有机胺为乙二胺、二乙烯三胺或己二胺，含氮化合物为氯化苄基铵、烷基三甲基氯化铵或聚季铵盐；
上述有机膦酸盐类共聚物为将有机胺和水加入烧瓶中，然后慢慢滴加甲醛溶液，再慢慢滴加无机磷化物，控制反应温度40-42℃，待加完无机磷化物后，升温至100℃～105℃，反应2～3小时所得，其中有机胺为乙二胺、二乙烯三胺或己二胺，无机磷化物为三氯化磷或亚磷酸。
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