[发明专利]一种用于油气井管道及设备的防硫化氢的缓蚀剂

说明书

技术领域

 本发明涉及油气井管道和设备的防硫化氢缓蚀的技术,尤其是缓蚀剂的筛选与制备，该产品对抑制管道和设备硫化氢的腐蚀有特殊的效果。

背景技术

油气井开采，其管道设备的防腐蚀是一个严重问题，天然气大部分含有H₂S和CO₂，使管道内部接触H₂S和CO₂，产生腐蚀是显而易见的。例如Fe ＋ H₂S → FeS + 2H；CO₂ + H₂O + Fe → FeCO₃ + H₂的化学反应，使阴极反应析出的氢进人钢中，气态氢所形成的氢压致使材料脆性开裂，最终导致线管的腐蚀。目前开发的特殊耐蚀材料，如住友金属公司的SM-S和SM-SS钢，能有效防止硫化氢应力腐蚀开裂，但不能防止H₂S和CO₂的一般腐蚀，同时该耐蚀材料成本高不被市场所看好。因此，必须采用其更合理的防护技术措施，提高油田设备的使用寿命，采用改进的缓蚀剂无疑是防护油气田设备的最佳选择。

检索信息披露：①董泽华等人利用计算机控制的动电位扫描法研究了油溶性咪唑啉类对碳钢在弱酸性H₂S水溶液中的缓蚀作用；②罗喆媛等人研究了经    经过乙氧基化反应和季铵化反应改性得到的环烷酸咪唑啉缓蚀剂HM 、HMO在H₂S介质中有很好的缓蚀作用；③王箐辉等人研究了《一种可用于炼油装置的湿硫化氢防护的咪唑啉类缓蚀剂》；上述资料都对其缓蚀效果进行了评价，但与本发明的研究对象有着明显的不同。

本发明旨在克服现有生产技术中的问题，提供的抗硫化氢的腐蚀剂，既保护油气井管道及设备，又降低了原缓蚀剂的制造成本，具有重要的使用价值。

发明内容

本发明的目的是：提供用于油气井的缓蚀剂，在改性的基础上增效，产生强的协同性，达到了原设计要求。

本发明的目的是这样实现的：一种用于油气井管道及设备的防硫化氢的缓蚀剂，原料以重量份数配制，由改性咪唑啉40-60份、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯3-7份、水解聚马来酸3-7份、复合敏化乳化剂35-45份组成；经制备：

a、改性咪唑啉的制备：向反应釜投加月桂酸676kg、二乙烯三胺260kg, 搅拌升温至140℃，20分钟后抽真空0.01MPa以下；在150℃下保持2.5小时，升温至190℃，保持30分钟，真空度为-0.015MPA；然后慢慢升温至230℃，将真空度保持在-0.018MPA，反应4小时，降温70℃以下，出料得中间体；

将中间体改性：向反应釜投加乙醇100kg、中间体385kg搅拌，升温至40℃；将235kg二硫化碳加入到280kg的乙醇中，混合均匀后缓慢滴加到反应釜中，滴加时间2小时，控制温度50℃，平衡反应15小时，放空降温得改性咪唑啉备用；

b、复合敏化乳化剂的复配：将三乙醇胺和聚氧乙烯壬基酚醚按重量比1：1混和搅拌均匀后备用；

c、在使用丙烯酸-丙烯酸羟丙酯之前，先将其与水解聚马来酸混合均匀备用；

制备:将a、b、c的物料置于反应釜中加水搅拌，控制温度为20-35℃，时间为50-70分钟，形成粘稠状物即得缓蚀剂。

所述的缓蚀剂，改性咪唑啉的中间体的颜色为黑色，无刺激性氨味，在常温水中不溶解，酸值小于0.5mgKOH/g。

所述的缓蚀剂，产品针对管道和设备的防硫化氢缓蚀的投加量为20-100mg/L。

所述的缓蚀剂，选用原料及合成改性咪唑啉的配料为市售产品。

本发明产品对咪唑啉改性的作用原理：缓蚀即为吸附作用，尤其对于阳离子及两性表面活性剂，通过其分子上极性基团的作用，使其吸附在金属表面，这样一方面改变金属表面的电荷分布和界面性质，使金属表面的能量状态趋于稳定化，从而增加腐蚀反应的活化能，使腐蚀速度减慢；另一方面被吸附的缓蚀剂上的非极性基团，尚能在金属表面形成一层疏水性保护膜，阻碍着与腐蚀反应有关的电荷或物质的转移，因而也使缓蚀速度减小。使用二硫化碳容易与咪唑啉中间体反应，生成硫脲基咪唑啉，即为改性咪唑啉。硫脲主要用于金属酸洗缓蚀剂，在特定溶液中，硫脉在金属表面能产生吸附行为，而这正是它产生缓蚀作用的重要原因。