CN102168272B - 一种用于酸性油气田的缓蚀剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属防腐领域，针对目前传统缓蚀剂环保性、稳定性和适应性较差的问题，公开了一种用于酸性油气田的缓蚀剂，其组成包括水杨酸环己酰胺、吡啶季铵盐、十二烷基苯磺酸钠、抗氧化剂BHT、硅油消泡剂、环烷酸盐、除垢剂PAC和复合溶剂。本发明制备的缓蚀剂具有良好的水溶和油溶分散性，生产工艺简单，安全环保，同时具有优异的缓释效果，可以用于酸性和高酸性油气田地面集输和储运***，防止腐蚀气体对钢铁等金属材料的破坏，降低腐蚀损耗。

Description

一种用于酸性油气田的缓蚀剂

技术领域

本发明涉及金属防腐领域，尤其是涉及一种用于酸性油气田的缓蚀剂。

背景技术

近年来，随着全球经济的持续发展和对能源的需求不断攀升，人类加大了对高含硫化氢和二氧化碳的酸性油气田的开采。硫化氢和二氧化碳是其中最常见和最有害的两种腐蚀介质，它们分别会导致“酸性腐蚀”和“甜性腐蚀”。另外，采出的油气中往往含有大量凝析油和气田水，部分油气田地层产出水中还含有高含量的氯离子，其对管道具有强腐蚀性，极易引发穿孔爆管等危险事故的发生。石油与天然气集输管道的腐蚀问题严重制约油气田的开发，因而受到人们越来越多的关注。

通常，人们在集输管道中加注缓蚀剂来有效防止腐蚀，降低油气田开发的投资成本。传统的油气田缓蚀剂多为非环保型的有机化学剂，部分还带有剧毒，如吡啶和肼类等。随着我国石油天然气企业不断提高企业质量、安全、环境管理的要求，已经相继被淘汰。

目前，国内开发的缓蚀剂大多是以咪唑啉、季铵盐为主要有效成份，但由于国内相关的化学合成技术还不是太成熟，产品的质量不稳定。同时，受高昂设备成本的限制，国内大多数缓蚀剂研发机构和厂家缺乏模拟酸性油气田现场工况条件的测试手段，其生产的缓蚀剂的适应性较差，在应用时容易发生失效等问题，甚至加剧管道的腐蚀和堵塞问题。

发明内容

为了克服现有技术中缓蚀剂环保性、稳定性和适应性较差的问题，本发明提供一种用于酸性油气田的缓蚀剂，其具有良好的缓蚀性、出色的适应性和安全环保性。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种用于酸性油气田的缓蚀剂，包括以下质量百分含量的组分：

水杨酸环己酰胺                                     10-20%；

吡啶季铵盐                                            5-10%；

十二烷基苯磺酸钠                               0.1-0.2%；

抗氧化剂BHT                                      0.1-0.2%；

硅油消泡剂                                          0.1-0.5%；

环烷酸盐                                             0.3-0.5%；

复合溶剂                                                  余量；

所述水杨酸环己酰胺的分子结构如下：

 ；

所述复合溶剂由以下质量百分含量的组分组成：

乙醇                                                   30-50%；

乙二醇                                                20-30%；

水                                                      20-50%。

所述缓蚀剂还包括质量百分含量为0.1-0.2%的除垢剂PAC。

所述水杨酸环己酰胺由以下方法制备所得：

在反应釜中加入乙醇，再将水杨酸和环己酰胺按质量比6:4加入到反应釜中溶解完全，在50-60℃搅拌30min，然后加入甲苯和吡啶，升温至150℃，恒温1-2h即得产物。

本发明的用于酸性油气田的缓蚀剂由水杨酸环己酰胺、吡啶季铵盐、十二烷基苯磺酸钠、抗氧化剂BHT、硅油消泡剂、环烷酸盐、除垢剂PAC和复合溶液组成，上述组分及其配比的组合具有协同增效的作用，具有如下几方面的优点：

（1）具备良好的缓蚀性，能有效防止管道和设备的腐蚀。

通过组分中吡啶季铵盐和水杨酸环己酰胺、抗氧化剂BHT等组分的协同作用，提高了缓蚀剂的性能，缓蚀率得到极大提高。

（2）能够满足不同环境的需要，具有更强的适应性。

本发明通过各组分之间的协同作用，使缓蚀剂均匀分散于油相，同时有效防止油水乳化；防止缓蚀剂在运输和储存过程中发生氧化；减少油田气中高矿化度水层对于管道和设备的影响。

（3）安全环保，极大地减少了环境污染。

本发明克服了吡啶及其同系物带来的毒性问题，其安全环保。经小鼠实验，其LD₅₀值大于5000mg/kg，而国内外一般的缓蚀剂LD₅₀值多小于500mg/kg。

通过实验证明：本发明制备的缓蚀剂具有良好的水溶和油溶分散性，生产工艺简单，安全环保，同时具有优异的缓释效果，可以用于酸性和高酸性油气田地面集输和储运***，防止腐蚀气体对钢铁等金属材料的破坏，降低腐蚀损耗。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

合成水杨酸环己酰胺

向搅拌反应釜中加入乙醇200L，然后加入水杨酸60kg，待其溶解后，向其中加入40kg环己胺，升温至50-60℃，持续搅拌30min，再向其中加入甲苯和吡啶，升温至150℃，恒温1-2h即得水杨酸环己酰胺。所得水杨酸环己酰胺溶液为橙色均匀液体，其在水、乙醇和乙二醇中的常温溶解度低于30克，相对密度（水=1）为0.95-1.05，pH值为6.5-7.5。

配制缓蚀剂

将水杨酸环己酰胺、吡啶季铵盐、十二烷基苯磺酸钠、抗氧化剂BHT、硅油消泡剂、环烷酸盐、除垢剂PAC和复合溶液按比例混合，搅拌均匀即得缓蚀剂产品。

实施例1

用于管输天然气总压力P=12MPa，P_H2S=0.72MPa，P_CO2=0.93MPa，输气量=30万立方米/天，产凝析油=5.3t/天，产水=1.0t/天的酸性油气田管道

缓蚀剂配方：

水杨酸环己酰胺                                   20%

吡啶季铵盐                                         10%

十二烷基苯磺酸钠                               0.2%

抗氧化剂BHT                                     0.2%

除垢剂PAC                                        0.1%

硅油消泡剂                                        0.5%

环烷酸盐                                           0.4%

复合溶剂                                          68.6%

其中复合溶剂由以下质量百分含量的组分组成：

乙醇                                                 30%

乙二醇                                              20%

水                                                    50%

按照ASTM G170-06《实验室评价和检定油田、炼厂缓蚀剂的标准指南》规定，在模拟工况条件下进行动态失重挂片实验测试。

测试条件： T=55℃，t=72h，转速0.5m/s，L360碳钢动态失重挂片（尺寸50mm×10mm×2mm），向4L高压腐蚀实验釜中加入2L模拟气田水溶液（向2升蒸馏水中加入NaCl 350g，MgCl₂ 6g，CaCl₂ 39g，Na₂SO₄ 2g，NaHCO₃ 1g，搅拌全部溶解，再向其中通入N₂约2h，密封使用），缓蚀剂加注量为1000mg/L。

测试结果：实验测得空白失重挂片腐蚀速率为0.45mm/a，加入缓蚀剂后为0.04mm/a，缓蚀率为91.1%。

实施例2

用于管输天然气总压力P=14.5MPa，P_H2S=0.55MPa，P_CO2=0.64MPa，输气量=28万立方米/天，产凝析油=0.3t/天，产水=2.1t/天的酸性油气田管道

缓蚀剂配方：

水杨酸环己酰胺                                  10%

吡啶季铵盐                                         5%

十二烷基苯磺酸钠                              0.1%

抗氧化剂BHT                                    0.1%

除垢剂PAC                                       0.2%

硅油消泡剂                                       0.3%

环烷酸盐                                          0.3%

复合溶剂                                           84%

其中复合溶剂由以下质量百分含量的组分组成：

乙醇                                                50%

乙二醇                                             30%

水                                                   20%

按照ASTM G170-06《实验室评价和检定油田、炼厂缓蚀剂的标准指南》规定，在模拟工况条件下进行动态失重挂片实验测试。

测试条件： T=50℃，t=72h，转速0.5m/s，L360碳钢动态失重挂片（尺寸50mm×10mm×2mm），向4L高压腐蚀实验釜中加入2L模拟气田水溶液（向2升蒸馏水中加入NaCl 55g，MgCl₂ 31g，CaCl₂ 77g，Na₂SO₄ 82g，NaHCO₃ 9g，搅拌全部溶解，再向其中通入N₂约2h，密封使用），缓蚀剂加注量为1000mg/L。

测试结果：实验测得空白失重挂片腐蚀速率为0.18mm/a，加入缓蚀剂后为0.02mm/a，缓蚀率为88.9%。

实施例3

用于管输天然气总压力P=14.5MPa，PH2S=0.55MPa，PCO2=0.64MPa，输气量28万标准立方/天，产凝析 油0.3t/天，产水2.1t/天的酸性油气田管道当中，

缓蚀剂配方：

水杨酸环己酰胺                                  15%

吡啶季铵盐                                         9%

十二烷基苯磺酸钠                             0.1%

抗氧化剂BHT                                    0.1%

除垢剂PAC                                       0.1%

硅油消泡剂                                       0.3%

环烷酸盐                                          0.4%

复合溶剂                                           75%

其中复合溶剂由以下质量百分含量的组分组成：

乙醇                                                40%

乙二醇                                             20%

水                                                   40%

按照ASTM G170-06《实验室评价和检定油田、炼厂缓蚀剂的标准指南》规定，在模拟工况条件下进行动态失重挂片实验测试。

测试条件： T=70℃，t=72h，转速0.5m/s，L360碳钢动态失重挂片（尺寸50mm×10mm×2mm），向4L高压腐蚀实验釜中加入2L模拟气田水溶液（向2升蒸馏水中加入NaCl 74g，MgCl₂ 11g，CaCl₂ 6g，Na₂SO₄ 52g，NaHCO₃ 4g，搅拌全部溶解，再向其中通入N₂约2h，密封使用），缓蚀剂加注量为1000mg/L。

测试结果：实验测得空白失重挂片腐蚀速率为0.34mm/a，加入缓蚀剂后为0.03mm/a，缓蚀率为91.2%。

从实验的结果中可以看出：本缓蚀剂的缓蚀率都在88%以上，说明其具有较好的缓蚀性。经小鼠实验测试，本发明缓蚀剂的LD₅₀值大于5000mg/kg，而国内外一般的缓蚀剂LD₅₀值多小于500mg/kg，说明本发明的缓蚀剂具有较好的毒理安全性能。同时，本发明的缓蚀剂对于不同的油气田具有较强的适应性，能够广泛应用于各种环境中。

Claims (3)

1.一种用于酸性油气田的缓蚀剂，其特征在于：包括以下质量百分含量的组分：

水杨酸环己酰胺                                     10-20%；

吡啶季铵盐                                            5-10%；

十二烷基苯磺酸钠                               0.1-0.2%；

抗氧化剂BHT                                      0.1-0.2%；

硅油消泡剂                                         0.1-0.5%；

环烷酸盐                                            0.3-0.5%；

复合溶剂                                                 余量；

所述水杨酸环己酰胺的分子结构如下：

 ；

所述复合溶剂由以下质量百分含量的组分组成：

乙醇                                                   30-50%；

乙二醇                                                20-30%；

水                                                      20-50%。

2.根据权利要求1所述的用于酸性油气田的缓蚀剂，其特征在于：所述缓蚀剂还包括质量百分含量为0.1-0.2%的除垢剂PAC。

3.根据权利要求1所述的用于酸性油气田的缓蚀剂，其特征在于：所述水杨酸环己酰胺由以下方法制备所得：

在反应釜中加入乙醇，再将水杨酸和环己胺按质量比6:4加入到反应釜中溶解完全，在50-60℃搅拌30min，然后加入甲苯和吡啶，升温至150℃，恒温1-2h即得产物。