一種油氣田用緩蝕劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種油氣田用緩蝕劑及其制備方法，屬于腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域。所述緩蝕劑由以下重量百分比的組分組成：含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽20-60％，炔醇10％-20％，非離子表面活性劑l-5％，溶劑20-60％。本發(fā)明通過(guò)采用含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽作為緩蝕劑的主劑，可產(chǎn)生多中心的化學(xué)吸附作用，吸附在金屬表面，使得腐蝕反應(yīng)受到抑制；由于引入了氟取代基，不僅能把水溶液表面張力降低，提高水溶液的潤(rùn)濕性和滲透性，改善了緩蝕劑在水溶液中溶解度和在油氣水多相流中分配均衡性，而且提高了緩蝕劑在高溫、高壓、含有H2S、CO2和CL-等腐蝕介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】一種油氣田用緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于油氣田的咪唑啉季銨鹽類緩蝕劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田開(kāi)采和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，金屬設(shè)備和管道常遭受到劇烈的腐蝕。腐蝕不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，成為困擾石油天然氣行業(yè)發(fā)展的難題。合理使用緩蝕劑已成為目前解決這一問(wèn)題的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)而有效的防護(hù)技術(shù)。
[0003]我國(guó)西部油氣田井下溫度高達(dá)180°C，井筒壓力高達(dá)到80_100MPa，不僅具有高溫、高壓的特點(diǎn)，而且大多含有H2S和CO2等腐蝕性氣體，同時(shí)地層水含有高濃度的Cl—，礦化度很高。在該工況條件下，普通緩蝕劑存在易分解、高流速介質(zhì)沖刷下易脫附、在油氣水多相流環(huán)境中分配不均衡等缺點(diǎn)，而導(dǎo)致緩蝕效率低?，F(xiàn)有普通緩蝕劑的這些缺點(diǎn)在很大程度上制約著它們?cè)谟蜌馓锔g與防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]咪唑啉類緩蝕劑在酸性介質(zhì)中對(duì)金屬管材具有良好的緩蝕性能,被廣泛應(yīng)用于石油天然氣工業(yè)生產(chǎn)中。咪唑啉分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)氮原子的五元雜環(huán)，其分子與金屬表面配位成鍵而實(shí)現(xiàn)緩蝕劑在金屬表面的吸附成膜，以達(dá)到緩蝕效果。近幾年，通過(guò)對(duì)咪唑啉分子結(jié)構(gòu)中疏水基團(tuán)、親水基團(tuán)、吸附中心等進(jìn)行改性和修飾，開(kāi)發(fā)了一些新型緩蝕劑品種，但也存在一些缺陷。關(guān)于咪唑啉衍生物技術(shù)主要有兩類:第一類是在咪唑啉親水端接入硫脲基團(tuán)，代表性技術(shù)有專利CN1144856C公開(kāi)了一種油田用抗C02腐蝕緩蝕劑，專利CN101367765A公開(kāi)了一種咪唑啉衍生物及其制備方法，這兩項(xiàng)技術(shù)的特征均在于它以含硫脲基團(tuán)的咪唑啉衍生物作為緩蝕劑主劑。硫脲基團(tuán)引入可以改善緩蝕劑分子在金屬表面吸附能力。但該類緩蝕劑并不能在油氣水多相流環(huán)境中分配均衡等缺點(diǎn)，而導(dǎo)致緩蝕效率低。第二類技術(shù)是在疏水端引入含氟烷基基團(tuán)，代表性技術(shù)有專利CN102021583A公開(kāi)了一種以N-烷氨基-2-全氟烷基咪唑啉季銨鹽化合物為主劑的油井緩蝕劑及其制備方法，該化合物通過(guò)在疏水端引入全氟烷基以提高緩蝕劑熱穩(wěn)定性。專利CN102277577A公開(kāi)了一種含氟陽(yáng)離子咪唑啉緩蝕劑及其制備方法，該化合物是在親水端引入了全氟烷基磺酰氟以降低水溶液表面張力。以上兩種技術(shù)提供的緩蝕劑化合物僅有單一吸附中心，在金屬表面吸附能力和成膜性較差，很難適應(yīng)油氣水多相流高流速介質(zhì)沖刷下腐蝕環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含氟咪唑啉季銨鹽類緩蝕劑及其制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0006]一方面，提供了一種油氣田用緩蝕劑，所述緩蝕劑由以下重量百分比的組分組成:
[0007]含氟硫脲基咪唑啉季銨 鹽20-60% ;
[0008]炔醇10%-20%;[0009]非離子表面活性劑1-5% ;
[0010]溶劑20-60%;
[0011]其中:
[0012]所述含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽的結(jié)構(gòu)通式如式(I)或式(2)所示:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種油氣田用緩蝕劑，其特征在于，所述緩蝕劑由以下重量百分比的組分組成: 含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽20-60% ； 炔醇 10% -20% ； 非離子表面活性劑1-5% ； 溶劑 20-60% ； 其中: 所述含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽的結(jié)構(gòu)通式如式(I)或式(2)所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田用緩蝕劑，其特征在于，所述的炔醇為丁炔醇或丙炔醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田用緩蝕劑，其特征在于，所述非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田用緩蝕劑，其特征在于，所述溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇和乙二醇中的任意一種或一種以上混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的油氣田用緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 制備所述含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽； 按以下重量百分比稱取或量取各組分:所述含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽20-60%，炔醇10% -20%，非離子表面活性劑1-5%，溶劑20-60% ； 將上述各組分混合并攪拌均勻，得所述緩蝕劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣田用緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述制備所述含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽，具體包括: 制備硫脲基咪唑啉中間體； 將所述硫脲基咪唑啉中間體溶解于溶劑中，所述溶劑為甲苯或二甲苯，所述溶劑的重量為所述硫脲基咪唑啉中間體與所述溶劑總重量的80%，在100-125°C下滴加含氟烷基磺酰化合物或含氟苯基磺?；衔?，所述硫脲基咪唑啉中間體與所述含氟烷基磺?；衔锘蚝交酋；衔锏哪柋葹?: 1-3，反應(yīng)2-6小時(shí)，冷卻，得含氟硫脲基咪唑啉中間體； 溫度降至60°C以下，緩慢加入季銨化試劑，所述含氟硫脲基咪唑啉中間體與所述季銨化試劑的摩爾比為1:1-1.5，在80-120°C下反應(yīng)2-8小時(shí)，冷卻后減壓蒸餾得含氟硫脲基咪唑啉季銨鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣田用緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述制備硫脲基咪唑啉中間體，具體包括: 將脂肪酸與二乙烯三胺按照1: 1.1-1.5的摩爾比混合，加入攜水劑，所述攜水劑的重量為所述脂肪酸和所述二乙烯三胺總重量的50%，在140-170°C下反應(yīng)2-4小時(shí)，升溫，在.230-265°C下反應(yīng)2-8小時(shí)，冷卻后得咪唑啉中間體； 將所述咪唑啉中間體與硫脲按照1:1-4的摩爾比混合，在140-165°C下反應(yīng)3_7小時(shí)，冷卻后得所述硫脲基咪唑啉中間體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣田用緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述季銨化試劑具體為:硫酸二甲酯、氯化芐、氯乙醇或?qū)θ谆绕S。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣田用緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述含氟烷基磺?；衔锞唧w為三氟甲烷磺酸酐、2，2，2-三氟乙基磺酰氯、3，3，3-三氟丙基磺酰氯或含4-8個(gè)碳原子的全氟烷基磺酰氟，所述含氟苯基磺?；衔锞唧w為3，5- 二三氟甲基苯磺酰氯、3-(三氟甲基)苯磺酰氯或?qū)θ谆交酋Ｂ取?br> 【文檔編號(hào)】C07D233/16GK103898515SQ201210590016
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】魏斌 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所