[發(fā)明專利]一種金屬材料防腐緩蝕劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410157680.8
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105018939B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉欣;張衛(wèi)兵;熊新強(qiáng);王新華;杜廷召
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C23F11/14
• 分類號(hào): C23F11/14;C23F11/173
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11138
• 代理人: 周靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于高溫、高壓含CO₂環(huán)境的金屬材料防腐的高效復(fù)合型緩蝕劑及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油田水礦化度提高，并且隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，含有CO₂等多種腐蝕介質(zhì)共存的油氣田相繼出現(xiàn)，油氣中含有CO₂在高溫下具有極強(qiáng)的腐蝕性，由此引發(fā)的事故越來(lái)越嚴(yán)重，并且造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)后果，目前主要防腐措施有三種：選擇耐蝕材料、加注緩蝕劑和使用內(nèi)壁涂層或襯里，其中加注緩蝕劑是其中經(jīng)濟(jì)、有效且通用性很強(qiáng)的金屬腐蝕控制方法，特別適合與在油氣井及集輸系統(tǒng)中使用，

目前國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的緩蝕劑大多是以咪唑啉、季銨鹽為主的有效成分，但由于國(guó)內(nèi)大多數(shù)緩蝕劑研發(fā)機(jī)構(gòu)和廠家缺乏油氣井現(xiàn)場(chǎng)工況條件的測(cè)試手段，生產(chǎn)的緩蝕劑適應(yīng)性較差，在應(yīng)用時(shí)容易發(fā)生失效等問(wèn)題，并且隨著高溫深井的不斷出現(xiàn)，對(duì)緩蝕劑也提出了更高的要求。

CN1052151A公開(kāi)了一種用于集輸管線和污水處理站的十七烯基咪唑啉油田緩蝕劑，但其實(shí)用量加大，效率低，成本高。CN1277240A公開(kāi)了一種由咪唑啉含硫衍生物、烷基磷酸酯、炔醇、黑例子表面活性劑和溶劑組成的抗CO₂腐蝕緩蝕劑。CN1410595A公開(kāi)了一種有松香胺、單元酸、硫脲及硫脲衍生物和溶劑組成的抑制CO₂腐蝕的緩蝕劑，CN1818138A公開(kāi)一種由油酸咪唑啉、硫脲、聚氧乙烯醚和溶劑組成的控制CO₂腐蝕的緩蝕劑，上述緩蝕劑主要抑制金屬材料在油氣田含CO₂環(huán)境中的腐蝕，CN1966774A公開(kāi)了一種由咪唑啉季銨化合物、烷基醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和異丙醇組成的抑制H₂S和CO₂腐蝕的緩蝕劑，但該緩蝕劑在100℃以上和較高壓力環(huán)境下緩蝕效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于高溫、高壓含CO₂環(huán)境的金屬材料防腐的高效復(fù)合型緩蝕劑及其制備方法，該緩蝕劑能在含CO₂環(huán)境中抑制金屬表面的腐蝕，具有良好的金屬表面成膜性能。

本發(fā)明提供的緩蝕劑其成分和含量如下：

本發(fā)明將咪唑啉和酰胺羧基甜菜堿復(fù)配成復(fù)合物，二者協(xié)同作用，大大延緩金屬腐蝕速率，并按照質(zhì)量百分比（15-50%）該復(fù)合物，（1-5%）非離子表面活性劑，和余量水混合得到一種高效的緩蝕劑。

所述咪唑啉制備方法：具體包括以下步驟：

1）將脂肪酸加入到三口燒瓶中并加入0.1-5%的H₃PO₄或者H₃BO₃作為催化劑，攪拌加熱到120℃；

2）按摩爾比1：1-1.5加入有機(jī)多胺，升溫至150℃反應(yīng)1h，升溫至180℃反應(yīng)2h，冷卻后即得到咪唑啉緩蝕劑。

所述烷基酰胺羧基甜菜堿制備方法，具體包括以下步驟：

1）將脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺按摩爾比1:1.1-1.3加入到三口燒瓶中，攪拌加熱到150-180℃反應(yīng)2h后，采用氮?dú)獯祾叱鋈シ磻?yīng)生成的水，控制N,N-二甲基-1,3-丙二胺的損失，繼續(xù)反應(yīng)3-4小時(shí)完成酰胺化反應(yīng)；

2）冷卻至室溫后加入2-5倍反應(yīng)物質(zhì)量的乙二醇或丙二醇及1.1-1.3倍酰胺化產(chǎn)物摩爾比的氯乙酸鈉，控制溫度120℃，反應(yīng)5小時(shí)得烷基酰胺羧基甜菜堿緩蝕劑。

所述非離子表面活性劑為平平加和吐溫20中的一種或兩種。

所述的脂肪酸可以是油酸、棕櫚酸、月桂酸、硬脂酸中的一種。

所述的有機(jī)多胺可以是二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羥基乙二胺。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明：這種復(fù)合緩蝕劑具有很好的水溶性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，在腐蝕環(huán)境中具有優(yōu)異的緩蝕效果，可用于酸性油氣田地面集輸和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，降低金屬材料的腐蝕速度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

將月桂酸加入到三口燒瓶中并加入1%的H₃PO₄，攪拌加熱到120℃，加入二乙烯三胺（摩爾比為1：1-1.5），升溫至150℃反應(yīng)1h，升溫至180℃反應(yīng)2h，冷卻后即得到咪唑啉緩蝕劑。