复配型二氧化碳缓蚀剂

摘要

复配型二氧化碳缓蚀剂属于缓蚀剂防腐技术。本发明涉及一种碳钢材料在CO2环境中的缓蚀剂防腐技术，特别涉及利用咪唑啉类缓蚀剂及其衍生物、脂肪胺及其衍生物、松香胺等有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应，通过复配得到高效缓蚀剂，从而有效抑制CO2腐蚀体系中碳钢材料的腐蚀。利用上述有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应，通过复配得到高效缓蚀剂。复配缓蚀剂在碳钢表面的吸附层更加致密，从而提高了缓蚀剂在CO2腐蚀体系中对碳钢材料的缓蚀作用，并有效减少了缓蚀剂的用量。同时，对开发高效复合缓蚀剂具有重要的指导意义。本发明可以用于油气田防止CO2的腐蚀。

权利要求

1.复配型二氧化碳缓蚀剂，其特征在于：有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠中的一种或者两种进行复配，其中，各物质的质量比为：有机化合物20％～30％，硫脲3％～7％，十二烷基磺酸钠5％～10％；余量为水；其中有机化合物为咪唑啉类缓蚀剂或其衍生物、脂肪胺或其衍生物、或松香胺。

说明书

复配型二氧化碳缓蚀剂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳钢材料在CO2环境中的缓蚀剂防腐技术，特别涉及利用咪唑啉类缓蚀剂及其衍生物（其中疏水基碳链长度C11-17）、脂肪胺及其衍生物（C12-18）、松香胺等有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应，通过复配得到高效缓蚀剂，从而有效抑制CO2腐蚀体系中碳钢材料的腐蚀。

背景技术

[0002] CO2腐蚀是油气生产中遇到的最普遍的一种侵蚀形式，在使用碳钢和低碳钢的场合，它可能导致较高的腐蚀速率和严重的局部腐蚀，在油气的开采过程中，由于石油和天然气中含有CO2，对井下管柱造成腐蚀。CO2腐蚀最典型的特征是呈现局部的点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀。其中，台面状坑蚀是腐蚀过程最严重的一种情况，这种腐蚀的穿孔率很高.通常腐蚀速率可以达到3mm/a～7mm/a，从而使油气井管柱的使用寿命下降至6～18个月，给油田生产造成巨大的经济损失，同时也造成一定的环境污染。

[0003] 目前，抑制CO2腐蚀的技术大致有：采用耐蚀合金，设备或管道的内外侧涂覆防腐层，加注缓蚀剂等。实践表明，加注缓蚀剂是一种成本低廉、行之有效且易于实施的方法，特别适用于控制油气井管柱与地面集输管道的内腐蚀。含氮的化合物如咪唑啉在CO2腐蚀环境下具有优良的缓蚀性能，并且毒性小，因此得到了广泛应用。

[0004] 缓蚀剂的协同效应是指一种缓蚀剂的性能由于其它物质（或缓蚀剂）的加入而得到改善的现象。这种缓蚀效果的提高，并不是两组分的简单加和，而是互相促进，即1+1>2。因此利用协同效应，可以有效地提高缓蚀剂的缓蚀效率，减少缓蚀剂的使用量。

[0005] 工业中实际应用的缓蚀剂，大部分是利用协同效应由多种物质复配而成的。比如在盐酸、硫酸、磷酸等无机强酸体系中应用的缓蚀剂，多是由几种物质复配而得。在CO2体系中，之前主要利用了咪唑啉类缓蚀剂与硫脲之间的缓蚀协同效应。除了硫脲之外，本发明还涉及到十二烷基磺酸钠的缓蚀增效作用。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供多种缓蚀剂的复配组合，利用咪唑啉类缓蚀剂及其衍生物（其中疏水基碳链长度C11-17）、脂肪胺及其衍生物（C12-18）、松香胺等有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应，通过复配得到高效缓蚀剂。

[0007] 本发明采用的技术方案是将咪唑啉类缓蚀剂及其衍生物（其中疏水基碳链长度C11-17）、脂肪胺及其衍生物（C12-18）、松香胺等有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠中的一种或者两种进行复配。复配组合中，各物质的质量比为：有机化合物10%～50%（最佳比例20%～30%），硫脲2%～10%（最佳比例3%～7%），十二烷基磺酸钠5%～10%，余量为水。其中有机化合物为咪唑啉类缓蚀剂或其衍生物（其中疏水基碳链长度C11-17）、脂肪胺或其衍生物（C12-18）、或松香胺。

[0008] 复配型二氧化碳缓蚀剂，其特征在于：有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠中的一种或者两种进行复配，其中，各物质的质量比为：有机化合物10%～50%，硫脲2%～10%，十二烷基磺酸钠5%～10%，余量为水；其中有机化合物为咪唑啉类缓蚀剂或其衍生物、脂肪胺或其衍生物、或松香胺。

[0009] 进一步，复配型二氧化碳缓蚀剂，其特征在于：有机化合物20%～30%，硫脲3%～7%，十二烷基磺酸钠5%～10%；

[0010] 进一步，复配型二氧化碳缓蚀剂，其特征在于：咪唑啉类缓蚀剂或其衍生物的疏水基碳链长度为C11-17。

[0011] 进一步，复配型二氧化碳缓蚀剂，其特征在于：脂肪胺或其衍生物的碳链长度为C12-18。

[0012] 本发明的有益效果在于：利用上述有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠之间的缓蚀协同效应，通过复配得到高效缓蚀剂。复配缓蚀剂在碳钢表面的吸附层更加致密，从而提高了缓蚀剂在CO2腐蚀体系中对碳钢材料的缓蚀作用，并有效减少了缓蚀剂的用量。同时，对开发高效复合缓蚀剂具有重要的指导意义。本发明可以用于油气田防止CO2的腐蚀。附图说明：

[0013] 图1为本发明实施例3中Q235钢在添加不同缓蚀剂的CO2饱和盐水中测得的Nyquist图谱。具体实施方式：

[0014] 实施例1：

[0015] 依照表1的配方用缓蚀剂与其它物质进行复配，所列百分含量均为质量百分数，余量为蒸馏水。其中，以油酸和二乙烯三胺为原料，经过分子间酰胺化和分子内环化脱水，可以得到缓蚀剂A。具体的反应方程式如下：

[0016] 王霞,上官昌淮,胡志强.2-氨乙基十七烯基咪唑啉缓蚀性能评价[J].精细石油化工,2010,27(1):39.

[0017]

[0018] R代表C17H33；将缓蚀剂A与氯化苄进行季胺化，则可以得到缓蚀剂B。具体的反应方程式如下：

[0019]

[0020] 表1复配缓蚀剂组合

[0021]

[0022] 实施例2：

[0023] 腐蚀实验：实验所用材料为Q235钢，其化学成分（%,w）为C0.17，Si0.20，Mn0.45，P0.01，S0.03，Fe余量。试片的尺寸为50mm×10mm×3mm。采用分析纯试剂和蒸馏水配制12份质量分数为3.5%的NaCl溶液，第1份为空白溶液，不添加任何缓蚀剂；第2～5份分别添加50mg/L缓蚀剂A～D；剩余7份分别添加50mg/L复合缓蚀剂a～g。

[0024] 将试片先用去污粉搓洗，并用蒸馏水冲洗，再经丙酮、无水乙醇清洗，热风吹干后称重，将钢片分别悬挂于上述12份溶液中，通1h CO2使溶液饱和，实验温度为60℃。浸泡72h后，将试片取出，放入后处理液中浸泡3min，然后用去污粉搓洗，并用蒸馏水冲洗，再经丙酮、无水乙醇清洗，热风吹干后称重，由试片的失重来计算腐蚀速率和缓蚀率，实验结果见表2：

[0025] 表2Q235钢在CO2饱和盐水中的腐蚀速率和缓蚀剂缓蚀率

[0026]

[0027] 从表2中的结果可以看出，在相同的使用浓度（50mg/L）下，上述有机缓蚀剂与硫脲、十二烷基磺酸钠中的一种或两种复配使用，可以有效提高缓蚀效率。

[0028] 实施例3

[0029] 采用分析纯试剂和蒸馏水配制12份质量分数为3.5%的NaCl溶液，第1份为空白溶液，不添加任何缓蚀剂；第2～5份分别添加50mg/L缓蚀剂A～D；剩余7份分别添加50mg/L复合缓蚀剂a～g。

[0030] 电化学阻抗测试：采用传统三电极体系，工作电极材料为Q235钢，辅助电极为铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。电化学阻抗谱的扰动电位幅值为±5mV，从高频往低频扫描，扫描频率范围为100kHz-0.01Hz。电化学阻抗测试参数见表3：

[0031] 表3：添加不同缓蚀剂的CO2饱和盐水中测得的Nyquist图谱拟合参数[0032]

[0033]

[0034] 其中Rct与Rct0分别为加入与未加入缓蚀剂时的电荷转移电阻，缓蚀效率（η）可通过下式计算得到：

[0035] η=(Rct-Rct0)/Rct （1）；

[0036] 从表3中的结果可以看出，在相同的使用浓度（50mg/L）下，将硫脲、十二烷基磺酸钠中的一种或两种与上述有机缓蚀剂复配使用，可以提高缓蚀效率。电化学阻抗实验再次证明了复配缓蚀剂的缓蚀性能优于单一缓蚀剂。

[0037] 综上所述，咪唑啉类缓蚀剂及其衍生物（其中疏水基碳链长度C11-17）、脂肪胺及其衍生物（C12-18）、松香胺等有机化合物与硫脲、十二烷基磺酸钠之间均存在缓蚀协同效应，由上述物质中的一种或者两种与有机化合物复配后可得到多种复配缓蚀剂，复配缓蚀剂在CO2腐蚀体系中对碳钢的缓蚀效果优于单一缓蚀剂，且降低了缓蚀剂用量。本发明可以用于油气田防止CO2的腐蚀，对开发高效复合缓蚀剂具有重要的指导意义。

[0038] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明的技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。