專利名稱：一種油田用注水緩蝕劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬材料的防腐技術，特別涉及適用于油田污水管線、注水管線及注水井油管表面防腐的油田注水緩蝕劑及其制備方法。
注水開采是油田提高原油采收率的一種重要方式，通常注水之源有地下水、地面水和從原油中脫出的含油污水。就含油污水而言，由于其成本低且方便易得，所以是各油田應用最廣的水源之一。但是，由于含油污水的礦化度和水溫較高，且往往攜帶有CO2、H2S及溶解氧等多種腐蝕性介質，因此，對污水處理裝置和注水管線的腐蝕十分嚴重。據(jù)統(tǒng)計，即使一個小油田，每年因腐蝕所造成的直接和間接經(jīng)濟損失就有數(shù)以百萬計。
在高礦化度污水回注系統(tǒng)中，通常多采取污水密閉處理工藝與添加緩蝕劑相結合的措施。如目前國內某些油田使用的IMC-30-G、IMC-932緩蝕劑(多元醇磷酸酯類)(參見《油田化學》16(3)273-277，1999)、CT2-7緩蝕劑(有機胺鹽和有機胺與增效添加劑復合而成，參見《油田化學》8(4)321-326，1991)、KW-204、KS-1緩蝕劑等(咪唑啉衍生物類)。然而，由于緩蝕劑使用對腐蝕介質具有很強的針對性，特別是那些含有CO2的高礦化度污水對緩蝕劑的要求更為苛刻，因此，現(xiàn)有的一些緩蝕劑品種還遠遠不能滿足油田污水回注要求，不是存在著緩蝕效率低、使用量大的缺陷，就是存在著使碳鋼產生點狀腐蝕等原因。
本發(fā)明的目的在于研制一種適用于油田注水介質的緩蝕劑，該緩蝕劑能夠在一定溫度、含有CO2的高礦化度污水環(huán)境中，對金屬管道和設備進行有效保護。且其在工業(yè)化生產和應用過程中，具有用量少、效率高、低毒、無異味、制造簡便及成本低廉等特點。
本發(fā)明提供了一種油田注水緩蝕劑，該緩蝕劑是一種水溶性的相間型吸附產品。所述緩蝕劑包括(A)70-80％(重量)咪唑啉季銨化衍生物，(B)5-10％(重量)炔醇，(C)3-5％(重量)堿金屬碘化物1，(D)0.5-1％(重量)堿金屬碘化物2，及(E)10-20％(重量)溶劑。
其中，炔醇為C3-C6炔醇，優(yōu)選丙炔醇；溶劑為乙醇、異丙醇、乙二醇或水。
所述緩蝕劑中的咪唑啉季銨化衍生物的結構通式為
其中，R為C12-C20烷基或烯基。
咪唑啉的季銨化目的在于使油溶性的咪唑啉轉化為水溶性的衍生物。目前其合成方法有氯乙酸鈉法、氯乙酸-氯乙酸鈉法、氯乙酸法(《表面活性劑工業(yè)》，1986，No.3，8-12)等。一般這類反應主要針對由羥乙基乙二胺合成的2-烷基-1-羥乙基咪唑啉，其最終產物的pH值控制在8.5-9.5左右。然而，對于合成本發(fā)明咪唑啉季銨化衍生物的中間體而言，按照上述終點控制(即pH值控制在8.5-9)所得產物已成土黃色膏狀物，很難溶于水，因此，本發(fā)明在咪唑啉的季銨化問題上，進行了重大改進，使反應最終產物的pH值控制在4-5左右。
上述咪唑啉季銨化衍生物通過下述方法合成(1)合成咪唑啉中間體將脂肪酸、部分多胺和攜水溶劑(如甲苯或二甲苯)同時加入到帶有攪拌和蒸餾裝置的反應器中，在145℃～175℃下反應3小時后，再向反應器中滴加另一部分多胺，繼續(xù)升溫，于240℃～260℃下反應2-5小時，得到咪唑啉中間體，其酸值低于5mg KOH/g。(2)合成咪唑啉季銨化衍生物將氯乙酸溶于水中配成溶液，然后將此溶液加入到帶有攪拌器、溫度計和蒸餾裝置的反應器中，升溫至90～100℃，然后慢慢地滴加咪唑啉中間體進行反應，整個滴加時間控制在2-3小時，反應后得咪唑啉的季銨化衍生物。該產物呈棕色透明液體狀，pH值為4-5，易溶于水。
本發(fā)明還提供了制備上述緩蝕劑的方法，該方法包括將上述合成得到的咪唑啉季銨化衍生物與炔醇、堿金屬碘化物1、堿金屬碘化物2及溶劑按所述比例混合，攪勻即可得到本發(fā)明的緩蝕劑產品。
本發(fā)明緩蝕劑產品在“四高一低”(“四高”是指高含CO2、高Cl-、高礦化度及高含鐵；“一低”是指低pH值)的污水介質環(huán)境中，與40-90℃下，可對注水管線和污水管線的腐蝕進行有效控制，用量僅為30-60ppm，緩蝕率可達85％以上。
實施例為了進一步闡述本發(fā)明油田注水緩蝕劑及其制備方法，本發(fā)明給出了下述幾個實施例；但是，這些實施例并不是用來以任何方式限制本發(fā)明的范圍。下面給出具體的實施例。
實施例1將110g十四烷基酸、38g二乙烯三胺和20g甲苯同時加入到帶有攪拌和蒸餾裝置的反應器中，在165℃下反應3小時后，再向反應器滴加38g二乙烯三胺，繼續(xù)升溫，于240℃～260℃下反應3小時，得到2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中間體。
取重量百分比為21.5％的氯乙酸溶液300g，加入到帶有攪拌器、溫度計及冷凝器的四口燒瓶中，在90-100℃下緩慢滴加140g的2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉中間體進行反應，整個滴加與反應時間為3小時，冷卻后得到咪唑啉的季銨化衍生物。
將2-十四烷基-1-氨乙基咪唑啉季銨化衍生物、炔醇、堿金屬碘化物和異丙醇溶劑按所需比例相互混合，攪拌均勻，制得水溶性注水緩蝕劑。
實施例2將100g油酸、55g二乙烯三胺、15g甲苯，按實施例1類似的方法反應制得2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉中間體。
取重量百分比為21.5％的氯乙酸溶液300g，在90-100℃下與170g的2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉中間體進行反應，得到2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季銨化衍生物。
將2-十七烯基-1-氨乙基咪唑啉季銨化衍生物、己炔醇、堿金屬碘化物和水按所需比例復配，得到本發(fā)明的緩蝕劑產品。
實施例3為了檢驗本緩蝕劑對高含CO2的高礦化度污水腐蝕介質的抑制作用效果，在實驗室內利用高溫高壓釜模擬現(xiàn)場環(huán)境對其緩蝕效果進行了評價。試驗所采用的介質為總礦化度為2.34×105mg/l、Cl-含量為1.4×105mg/l油田注入水，材質為油田常用的N80、P110、P105、SM110等。
表1給出了不同濃度下的該緩蝕劑在50℃、CO2分壓為0.1Mpa的介質溶液中的評定結果，試驗時間為72小時，材料為N80鋼。
表1不同濃度下的靜態(tài)評價試驗結果
表2給出了該緩蝕劑在40℃下、CO2分壓為2.5Mpa的腐蝕介質溶液中對不同材質的緩蝕效率評定結果，試驗時間為72小時，緩蝕劑濃度為100ppm。
表2本發(fā)明緩蝕劑對不同材質保護效果評定結果
綜上所述，本發(fā)明的緩蝕劑產品是一種水溶性的化學藥劑，它可在含CO2的污水環(huán)境中對目前油田現(xiàn)場所采用的多種碳鋼材料表面進行有效保護。且該緩蝕劑具有用量少、吸附膜壽命長、無污染、無異味等特點。
權利要求
1.一種油田注水緩蝕劑，該緩蝕劑包括(A)70-80％(重量)咪唑啉季銨化衍生物，(B)5-10％(重量)炔醇，(C)3-5％(重量)堿金屬碘化物1，(D)0.5-1％(重量)堿金屬碘化物2，及(E)10-20％(重量)溶劑，其中，炔醇為C3-C6醇；溶劑為乙醇、異丙醇、乙二醇或水；所述咪唑啉季銨化衍生物的結構通式為
其中，R為C12-C20烷基或烯基。
2.根據(jù)權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的咪唑啉季銨化衍生物通過下述方法合成將脂肪酸、部分多胺和攜水溶劑(如甲苯或二甲苯)同時加入到帶有攪拌和蒸餾裝置的反應器中，在145℃～175℃下反應3小時后，再向反應器中滴加另一部分多胺，繼續(xù)升溫，于240℃～260℃下反應2-5小時，得到咪唑啉中間體；將氯乙酸溶于水中配成溶液，然后將此溶液加入到另一帶有攪拌器、溫度計和蒸餾裝置的反應器中，升溫至90～100℃，然后慢慢地滴加咪唑啉中間體進行反應，整個滴加時間控制在2-3小時，反應后得咪唑啉季銨化衍生物。
3.根據(jù)權利要求2所述的緩蝕劑，其中所述的咪唑啉中間體的酸值低于5.0mg KOH/g。
4.根據(jù)權利要求2所述的緩蝕劑，其中所述的咪唑啉季銨化衍生物的pH值為4-5。
5.根據(jù)權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的炔醇為丙炔醇。
6.根據(jù)權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的溶劑為異丙醇或水。
7.根據(jù)權利要求1所述的緩蝕劑，其中所述的溶劑為水。
8.制備權利要求1所述的緩蝕劑的方法，該方法包括將由權利要求2得到的咪唑啉季銨化衍生物與炔醇、堿金屬碘化物1、堿金屬碘化物2及溶劑按權利要求1所述的比例混合，攪勻即可。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種油田注水緩蝕劑及其制備方法。所述緩蝕劑包括:(A)70—80%(重量)咪唑啉季銨化衍生物,(B)5—10%(重量)炔醇,(C)3—5%(重量)堿金屬碘化物1,(D)0.5—1%(重量)堿金屬碘化物2以及(E)10—20%(重量)溶劑。該緩蝕劑能夠在一定溫度、含有CO
文檔編號C09K15/00GK1277241SQ00109688
公開日2000年12月20日 申請日期2000年6月21日 優(yōu)先權日2000年6月21日
發(fā)明者張玉芳, 路民旭 申請人:中國石油天然氣總公司石油管材研究所