專利名稱：耐高溫高壓抑制CO₂腐蝕氣井緩蝕劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然氣工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于高溫高壓深層天然氣井抑制 CO2腐蝕的緩蝕劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在大慶發(fā)現(xiàn)并開采的深層天然氣田具有高溫高壓CO2含量高的特點，在有水 條件下，CO2腐蝕變得異常嚴(yán)重。CO2腐蝕主要以電化學(xué)腐蝕為主，在同樣的pH下，CO2的總酸度高于鹽酸，由它引 起的腐蝕速率高于相同濃度的強(qiáng)酸。從材料外觀上看，表現(xiàn)為局部腐蝕或管體穿孔、破裂， 對金屬材料起著巨大的腐蝕破壞作用，可使得管道及設(shè)備發(fā)生早期腐蝕失效引起穿孔或斷 裂，導(dǎo)致氣井的壽命大大低于設(shè)計壽命，造成嚴(yán)重的后果?？刂艭O2腐蝕的技術(shù)主要有三類選擇耐蝕材料、加注緩蝕劑、內(nèi)壁涂層或襯里。國 內(nèi)外實踐經(jīng)驗表明，上述三類方法中，加注緩蝕劑是既經(jīng)濟(jì)、可靠、又十分靈活的腐蝕控制 方法，在油氣田中應(yīng)用最為廣泛。抑制CO2腐蝕的緩蝕劑類型有有機(jī)胺、酰胺、咪唑啉、松香 胺、季銨鹽、雜環(huán)化合物和有機(jī)硫類等。研究應(yīng)用較多的是酰胺、咪唑啉和季銨鹽類。由于 應(yīng)用環(huán)境的差異和復(fù)雜性，針對特定環(huán)境篩選復(fù)配出針對性強(qiáng)的高效緩蝕劑是當(dāng)今緩蝕劑 研究的熱點。由于大慶深層氣田的CO2腐蝕環(huán)境具有高溫高壓的特點，其溫度高達(dá)180°C， 壓力高于20MPa。普通緩蝕劑在該工況條件下難以起到應(yīng)有的緩蝕效果，有的在高溫下甚至 發(fā)生分解失效。因此，有必要研制一種可耐高溫高壓并能有效抑制CO2腐蝕的氣井緩蝕劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決現(xiàn)有抑制CO2腐蝕的緩蝕劑在高溫高壓下易分解而不適于 深層天然氣田開采的問題。耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑按重量由30% 40%油基羥乙基咪唑啉、 10% 15%硫脲、10% 15%異丁醇、 2%乳化劑和28% 40%水制成。耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的按重量份 數(shù)比分別稱取30 % 40 %油基羥乙基咪唑啉、10 % 15 %硫脲、10 % 15 %異丁醇、1 % 2%乳化劑和28% 40%水；常溫下在釜中以120轉(zhuǎn)/min速度進(jìn)行攪拌，將硫脲溶解于水 中；然后將加入異丁醇和乳化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解；再加入油基羥乙基咪唑啉，繼續(xù)攪 拌60min ；即得到耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑。本發(fā)明所研制的緩蝕劑，其組分均具有耐高溫的特性，在180°C以上穩(wěn)定不分解并 保持良好的緩蝕性能。同時，組分之間起到了良好的協(xié)同效應(yīng)，硫脲分子本身與金屬鐵有著 良好的吸附傾向。而在吸附前，硫脲分子自身能夠相互蒂合，形成螺旋狀排列的硫脲分子構(gòu) 成的圓柱體并與含有一個直鏈基團(tuán)和一個五元雜環(huán)的油基羥乙基咪唑啉形成籠形絡(luò)合物。 從而在碳鋼表面形成更致密的膜，使得緩蝕效果明顯提高。最后，異丁醇和乳化劑可使產(chǎn)品 在不同介質(zhì)中均有良好的溶解性能，更適合在天然氣井的實際環(huán)境中應(yīng)用。本發(fā)明所述耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑為液體，在天然氣井應(yīng)用時，根據(jù)氣井產(chǎn)水量計算其投加 量通常在100 1000mg/L，也可根據(jù)現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式中耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑按重量由 30 % 40 %油基羥乙基咪唑啉、10 % 15 %硫脲、10 % 15 %異丁醇、1 % 2 %乳化劑和 28% 40%水制成。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是耐高溫高壓抑制CO2 腐蝕氣井緩蝕劑按重量百分比由30%油基羥乙基咪唑啉、15%硫脲、15%異丁醇、乳化 劑和39%水制成。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是耐高溫高壓抑制CO2 腐蝕氣井緩蝕劑按重量由35%油基羥乙基咪唑啉、12%硫脲、13. 5%異丁醇、1. 5%乳化劑 和38%水制成。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一的是所述的乳化劑為 吐溫-80 (聚氧乙烯失水山梨醇油酸酯)。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式中耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法 是按下述步驟進(jìn)行的按重量份數(shù)比分別稱取30% 40%油基羥乙基咪唑啉、10% 15% 硫脲、10% 15%異丁醇、 2%乳化劑和28% 40%水；常溫下在釜中以120轉(zhuǎn)/min 速度進(jìn)行攪拌，將硫脲溶解于水中；然后將加入異丁醇和乳化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解；再 加入油基羥乙基咪唑啉，繼續(xù)攪拌60min ；即得到耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五不同的是按重量份數(shù)比分別稱 取30%油基羥乙基咪唑啉、15%硫脲、15%異丁醇、乳化劑和39%水。其它步驟和參數(shù) 與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五不同的是按重量份數(shù)比分別稱 取35%油基羥乙基咪唑啉、12%硫脲、13. 5%異丁醇、1. 5%乳化劑和38%水。其它步驟和 參數(shù)與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
五至七之一不同的是所述的乳化 劑為吐溫-80。其它步驟和參數(shù)與具體實施方式
五至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式中耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法 是按下述步驟進(jìn)行的按重量份數(shù)比分別稱取30%油基羥乙基咪唑啉、15%硫脲、15%異 丁醇、乳化劑(吐溫-80)和39%水；常溫下在釜中以120轉(zhuǎn)/min速度進(jìn)行攪拌，將硫 脲溶解于水中；然后將加入異丁醇和乳化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解；再加入油基羥乙基咪唑 啉，繼續(xù)攪拌60min ；即得到耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑。本實施方式緩蝕劑投在大慶深層天然氣田現(xiàn)場，通過集氣站內(nèi)柱塞泵，將緩蝕劑 注入至天然氣井底，并隨氣流帶至地面集氣管線。天然氣井底溫度在165°C，壓力19MPa，流 速1.8m/s，分別采用掛片法和電感探針法，測得緩蝕率均在88%以上。加量為200mg/L時， 測得緩蝕率為91. 2. %。在現(xiàn)場進(jìn)行井下緩蝕劑效果試驗時，需要考慮緩蝕劑由套管環(huán)形空間下到井底的 過程中需要經(jīng)受井下近180°C的高溫區(qū)后，再從井底的油管中返到地面。因此，室內(nèi)在緩蝕劑評價時，需考慮緩蝕劑在高溫下是否保持其應(yīng)有的緩蝕性能的性能。取該藥樣評價緩蝕 劑的緩蝕性能，室內(nèi)評價條件如下1、介質(zhì)大慶深層天然氣井采出水為實驗介質(zhì)；2、溫度常溫(25°C )及 185°C ；3、壓力20MPa ；4、C02 分壓0· 5MPa ；5、動態(tài)條件試片轉(zhuǎn)速3m/s (線速度)。在高溫高壓腐蝕監(jiān)測釜中掛20#碳鋼試片，測定腐蝕速率并計算其緩蝕率如表1 所示。表1 常溫、高溫下緩蝕劑性能對比表 由表1可知緩釋劑在185°C條件下未分解。
權(quán)利要求
耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑，其特征在于耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑按重量由30％～40％油基羥乙基咪唑啉、10％～15％硫脲、10％～15％異丁醇、1％～2％乳化劑和28％～40％水制成。
2.耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑，其特征在于耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩 蝕劑按重量百分比由30%油基羥乙基咪唑啉、15%硫脲、15%異丁醇、乳化劑和39%水 制成。
3.耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑，其特征在于耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩 蝕劑按重量由35%油基羥乙基咪唑啉、12%硫脲、13. 5%異丁醇、1. 5%乳化劑和38%水制 成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項權(quán)利要求所述的耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑， 其特征在于所述的乳化劑為吐溫-80。
5.如權(quán)利要求1所述的耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法，其特征在于 耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的按重量份數(shù)比分別 稱取30% 40%油基羥乙基咪唑啉、10% 15%硫脲、10% 15%異丁醇、1 % 2%乳化 劑和28% 40%水；常溫下在釜中以120轉(zhuǎn)/min速度進(jìn)行攪拌，將硫脲溶解于水中；然后 將加入異丁醇和乳化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解；再加入油基羥乙基咪唑啉，繼續(xù)攪拌60min ； 即得到耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法，其特征 在于按重量份數(shù)比分別稱取30%油基羥乙基咪唑啉、15%硫脲、15%異丁醇、乳化劑和 39% 水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的制備方法，其特征在 于按重量份數(shù)比分別稱取35%油基羥乙基咪唑啉、12%硫脲、13. 5%異丁醇、1.5%乳化劑 和38%水。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項權(quán)利要求所述的耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑的 制備方法，其特征在于所述的乳化劑為吐溫-80。
全文摘要
耐高溫高壓抑制CO2腐蝕氣井緩蝕劑及其制備方法，它屬于天然氣工業(yè)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有抑制CO2腐蝕的緩蝕劑在高溫高壓下易分解而不適于深層天然氣田開采的問題。本發(fā)明所述緩蝕劑由油基羥乙基咪唑啉、硫脲、異丁醇、乳化劑和水制成；制備方法如下攪拌，將硫脲溶解于水中；然后將加入異丁醇和乳化劑繼續(xù)攪拌至完全溶解；再加入油基羥乙基咪唑啉，繼續(xù)攪拌60min即可。在165℃，壓力19MPa，流速1.8m/s，分別采用掛片法和電感探針法，測得本發(fā)明所述緩蝕劑的緩蝕率均在88％以上。
文檔編號C09K8/54GK101892039SQ20101020834
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者張昆, 雷松華, 龍彪 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司;大慶油田工程有限公司