本發(fā)明屬于油氣田化學技術領域，具體涉及一種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑，以及該啉緩蝕劑的制備與使用方法，主要用于抑制氣井中H2S、CO2、礦化度腐蝕環(huán)境對生產油管、套管的腐蝕。
背景技術：
氣田開發(fā)過程中常存在硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)共同作用下的腐蝕。這兩種酸性氣體在濕氣環(huán)境下對井下油套管等鋼材有強烈的腐蝕作用，主要體現(xiàn)為電化學腐蝕、應力腐蝕開裂、氫鼓泡等。腐蝕類型有均勻腐蝕、局部腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕等，其中，電化學腐蝕是造成油套管破壞的重要原因。
隨著氣田開發(fā)，產水氣井及產水量逐年增加，嚴重的腐蝕問題逐步顯露出來。氣井開采過程中，井底溫度很高，水以蒸汽狀態(tài)存在，在氣井底一般不產生腐蝕，但天然氣從井底往井口的流動過程中，溫度逐漸降低，當溫度降至水的露點后，水從天然氣中凝析出，聚集在油管內表面，凝析水中溶解有H2S、CO2及多種離子，因此，氣井的腐蝕往往發(fā)生在氣井的上部管柱。有研究表明，氣井管柱的嚴重腐蝕段一般從井口至1200m，穿孔多集中在200～1000m。這是由于地層熱天然氣沿管涌出，到達距井口約1000～200m時所含的油水氣逐漸達到各自的露點并在管壁上凝結成液滴。同時有資料表明，氣井產量越高，腐蝕段越淺，腐蝕越嚴重。這可能是因為隨著井深的減小、溫度的降低，H2S、CO2的溶解度和凝析水中H2S、CO2總含量的快速增加，在井口附近達到最高，故油管柱腐蝕段在上部最為嚴重。在氣井里，隨著冷凝水量的增加，液態(tài)水會順著井斜傾向于一邊流動，所以腐蝕介質一方面會溶于底部的流動水中對管線的底部進行腐蝕，另一方面，氣體中的腐蝕介質也會溶于管線壁的液體薄膜里對管線其余部位進行腐蝕，產生氣液雙相腐蝕。
針對氣井腐蝕，目前已經開發(fā)了不少功效較好的液相緩蝕劑。對于管線底部的液相腐蝕，加入效果較好的液相緩蝕劑，便可取得好的效果；但對于氣相，傳統(tǒng)的單一的液相緩蝕劑很難達到防腐的目的，難以抑制油氣管的頂部腐蝕，而單獨的氣相緩蝕劑也難以抑制油氣管底部液相腐蝕。這種情況同樣出現(xiàn)在集氣管線中，嚴重制約了我國石油天然氣行業(yè)的發(fā)展，這就使得氣/液兩相緩蝕劑的開發(fā)尤為重要。
經過調研發(fā)現(xiàn)，咪唑啉類緩蝕劑具有優(yōu)良的緩蝕性能、無特殊的刺激性氣味、熱穩(wěn)定性好、毒性低，在油田管線設備的防護實踐中被廣泛應用。復配可氣化的氨基酸烷基脂、胺類等化合物可抑制生產油管、套管的氣相、液相腐蝕。
技術實現(xiàn)要素：
針對單一使用氣相或液相緩蝕劑難以抑制油氣管的腐蝕，本發(fā)明提供一種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑，用于抑制氣井中H2S、CO2等對鋼制油管、套管產生的氣液雙相腐蝕，從而降低生產油管、套管的腐蝕速率，延長氣井的生產壽命。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：
第一層面，本發(fā)明給出一種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑。
這種棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑，包含主劑、若干種助劑和溶劑，所述主劑為由棕櫚酸、多乙烯多胺、攜水劑制備的咪唑啉衍生物；所述助劑包括異丙醇、氨乙基酸、二甘醇胺；所述溶劑選用乙醇；
以重量百分比計，所述各組分的投料量占比為：
優(yōu)選地，制備所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑，其多乙烯多胺選用三乙烯四胺；攜水劑選用二甲苯。
咪唑啉衍生物為所述的氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的主劑，優(yōu)選地，其由下述方法制備：
將原料三乙烯四胺、攜水劑二甲苯置入反應釜中，開啟攪拌，加熱至40～45℃，緩慢加入原料棕櫚酸，逐漸升溫至120℃，反應0.5h，直至生成水量不再增加，再逐漸升溫至150℃，隨著分水器中水量增加，反應溫度升高至200℃，不再有水生成，反應終止。
第二層面，本發(fā)明給出所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的制備方法，包括下述步驟：
步驟1，咪唑啉衍生物的制備
將原料多乙烯多胺、攜水劑置入反應釜中，開啟攪拌，加熱至40～45℃，緩慢加入原料棕櫚酸，逐漸升溫至120℃，反應0.5h，直至生成水量不再增加，再逐漸升溫至150℃，隨著分水器中水量增加，反應溫度升高至200℃，不再有水生成，反應終止；
步驟2，助劑和溶劑的添加混合
向制備好的咪唑啉衍生物中加入溶劑乙醇、再加入助劑異丙醇、氨乙基酸、二甘醇胺，攪拌均勻即制得所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑。
第三層面，本發(fā)明給出所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用方法，包括下述步驟：
步驟1，依據(jù)現(xiàn)場采出液量、采出液成分、H2S分壓及CO2分壓，確定氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度；
步驟2，將氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑稀釋后，注入氣井中。
優(yōu)選地，氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度為100～200mg/L。
進一步地，首次使用氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑時須進行預膜處理，預膜濃度為使用濃度的3～5倍。
優(yōu)選地，所述預膜處理要求，首次使用的氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑在金屬管道表面形成均勻的保護膜，待保護膜形成后，氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度變?yōu)?00～200mg/L。
本發(fā)明所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑，至少具有下述的有益效果或優(yōu)點：
所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑以咪唑啉衍生物為主劑，用乙醇溶解主劑后，再加入助劑異丙醇、氨乙基酸、二甘醇胺，攪拌均勻即可制得。本發(fā)明提供的棕櫚酸基緩蝕劑屬于油溶水分散型，穩(wěn)定易溶、成膜致密，與其它化劑配伍性好，在金屬表面具有較強的吸附性。向采出液中加入100～200mg/L即可有效抑制金屬腐蝕。
本發(fā)明所述棕櫚酸基緩蝕劑使用量少且抑制腐蝕效果好。針對某氣田腐蝕狀況，經室內腐蝕評價：在CO2分壓為1.0Mpa、H2S分壓為0.01MPa、模擬鹽水、溫度70℃±1℃時，添加100mg/L、150mg/L、200mg/L時，氣相緩蝕率高于70％、液相緩蝕率高于80％。
本發(fā)明所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑主要用于石油、天然氣開采行業(yè)。隨著長慶等含H2S、CO2的氣田開發(fā)深入，油套管腐蝕加劇、不容忽視；所開發(fā)的氣井用氣液雙相棕櫚酸基緩蝕劑可以有效地抑制H2S、CO2、礦化度鹽水對油套管的腐蝕，具有較大的經濟效益及社會效益。
具體實施方式
下面通過實例對本發(fā)明做進一步說明，需要說明的是下述的實例僅僅是本發(fā)明其中的例子，不代表本發(fā)明所限定的權利保護范圍，本發(fā)明的權利保護范圍以權利要求書為準。
實施例1
本實施例提供一種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑，包含主劑、若干種助劑和溶劑，由主劑、助劑和溶劑混合而成。
所述主劑為由棕櫚酸、多乙烯多胺、攜水劑制備的咪唑啉衍生物；而助劑包括異丙醇、氨乙基酸、二甘醇胺；所述溶劑選用乙醇。本實施例中，優(yōu)選地，多乙烯多胺選用三乙烯四胺；攜水劑選用二甲苯。
本實施例給出這種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的制備方法，包括下述步驟：
步驟1，咪唑啉衍生物的制備
將原料三乙烯四胺100kg、攜水劑二甲苯100kg置入反應釜中，開啟攪拌，加熱至40～45℃，緩慢加入原料棕櫚酸220kg，逐漸升溫至120℃，反應0.5h，直至生成水量不再增加，再逐漸升溫至150℃，隨著分水器中水量增加，反應溫度升高至200℃，不再有水生成，反應終止；
步驟2，助劑和溶劑的添加混合
向制備好的咪唑啉衍生物中加入溶劑乙醇350kg、再加入助劑異丙醇80kg、氨乙基酸100kg、二甘醇胺50kg，攪拌均勻即制得所述氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑。
本實施例還對氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用方法進行了說明，具體包括下述步驟：
步驟1，依據(jù)現(xiàn)場采出液量、采出液成分、H2S分壓及CO2分壓，確定氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度。優(yōu)選地，氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度為100mg/L。
需要說明的是，在首次使用這種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑時，首先進行預膜處理，使之在金屬表面形成均勻的保護膜(約76μm)，隨后轉入正常加注，以維護緩蝕劑膜的完整性。優(yōu)選地，預膜濃度為使用濃度的3～5倍。
步驟2，將氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑稀釋后，注入氣井中。
實施例2
在實施例1的基礎上，本實施例給出一種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的優(yōu)選配方，以重量百分比計，各組分的投料量占比為：棕櫚酸240kg、三乙烯四胺110kg、攜水劑二甲苯120kg；而助劑異丙醇100kg、氨乙基酸100kg、二甘醇胺50kg；溶劑乙醇用量280kg。
氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的制備方法及其使用方法，參見實施例1。與實施例1不同的是，這種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度為150mg/L。
實施例3
在實施例1的基礎上，本實施例給出一種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的優(yōu)選配方，以重量百分比計，各組分的投料量占比為：棕櫚酸250kg、三乙烯四胺120kg、攜水劑二甲苯150kg；而助劑異丙醇120kg、氨乙基酸100kg、二甘醇胺50kg；溶劑乙醇用量210kg。
氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的制備方法及其使用方法，參見實施例1。與實施例1不同的是，這種氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑的使用濃度為200mg/L。
實施例4
為驗證本發(fā)明提供的氣液雙相棕櫚酸基咪唑啉緩蝕劑抑制氣井H2S、CO2腐蝕的效果，參照石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5273-2014《油田采出水處理用緩蝕劑性能指標及評價方法》，采用室內靜態(tài)失重法評價緩蝕劑的緩蝕性能。實驗結果見表1。
實驗用腐蝕介質為Q/SY 126-2014模擬水：50gNaCl、2.0gMgCl2·6H2O、6.0gNaSO4，4g無水CaCl2，0.4g NaHCO3。實驗材質為鋼制試片(型號：N80；規(guī)格：50mm×10mm×3mm)。
表1失重法評價不同緩蝕劑實驗數(shù)據(jù)表
通過表1數(shù)據(jù)可知，在不同配方比例、不同的緩蝕劑投加濃度時，三種緩蝕劑均表現(xiàn)出良好的緩蝕性能，在上述三個不同的緩蝕劑配方中，在緩蝕劑加量為100mg/L、150mg/L、200mg/L時，氣相緩蝕率高于70％，液相緩蝕率高于80％。
上面結合實施例對本發(fā)明做了進一步的敘述，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。