[发明专利]一种金属材料防腐缓蚀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于高温、高压含CO₂环境的金属材料防腐的高效复合型缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

近年来，油气田开发过程中，油田水矿化度提高，并且随着石油天然气工业的快速发展，含有CO₂等多种腐蚀介质共存的油气田相继出现，油气中含有CO₂在高温下具有极强的腐蚀性，由此引发的事故越来越严重，并且造成巨大的经济损失和严重的社会后果，目前主要防腐措施有三种：选择耐蚀材料、加注缓蚀剂和使用内壁涂层或衬里，其中加注缓蚀剂是其中经济、有效且通用性很强的金属腐蚀控制方法，特别适合与在油气井及集输系统中使用，

目前国内开发的缓蚀剂大多是以咪唑啉、季铵盐为主的有效成分，但由于国内大多数缓蚀剂研发机构和厂家缺乏油气井现场工况条件的测试手段，生产的缓蚀剂适应性较差，在应用时容易发生失效等问题，并且随着高温深井的不断出现，对缓蚀剂也提出了更高的要求。

CN1052151A公开了一种用于集输管线和污水处理站的十七烯基咪唑啉油田缓蚀剂，但其实用量加大，效率低，成本高。CN1277240A公开了一种由咪唑啉含硫衍生物、烷基磷酸酯、炔醇、黑例子表面活性剂和溶剂组成的抗CO₂腐蚀缓蚀剂。CN1410595A公开了一种有松香胺、单元酸、硫脲及硫脲衍生物和溶剂组成的抑制CO₂腐蚀的缓蚀剂，CN1818138A公开一种由油酸咪唑啉、硫脲、聚氧乙烯醚和溶剂组成的控制CO₂腐蚀的缓蚀剂，上述缓蚀剂主要抑制金属材料在油气田含CO₂环境中的腐蚀，CN1966774A公开了一种由咪唑啉季铵化合物、烷基醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和异丙醇组成的抑制H₂S和CO₂腐蚀的缓蚀剂，但该缓蚀剂在100℃以上和较高压力环境下缓蚀效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于高温、高压含CO₂环境的金属材料防腐的高效复合型缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂能在含CO₂环境中抑制金属表面的腐蚀，具有良好的金属表面成膜性能。

本发明提供的缓蚀剂其成分和含量如下：

本发明将咪唑啉和酰胺羧基甜菜碱复配成复合物，二者协同作用，大大延缓金属腐蚀速率，并按照质量百分比（15-50%）该复合物，（1-5%）非离子表面活性剂，和余量水混合得到一种高效的缓蚀剂。

所述咪唑啉制备方法：具体包括以下步骤：

1）将脂肪酸加入到三口烧瓶中并加入0.1-5%的H₃PO₄或者H₃BO₃作为催化剂，搅拌加热到120℃；

2）按摩尔比1：1-1.5加入有机多胺，升温至150℃反应1h，升温至180℃反应2h，冷却后即得到咪唑啉缓蚀剂。

所述烷基酰胺羧基甜菜碱制备方法，具体包括以下步骤：

1）将脂肪酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺按摩尔比1:1.1-1.3加入到三口烧瓶中，搅拌加热到150-180℃反应2h后，采用氮气吹扫出去反应生成的水，控制N,N-二甲基-1,3-丙二胺的损失，继续反应3-4小时完成酰胺化反应；

2）冷却至室温后加入2-5倍反应物质量的乙二醇或丙二醇及1.1-1.3倍酰胺化产物摩尔比的氯乙酸钠，控制温度120℃，反应5小时得烷基酰胺羧基甜菜碱缓蚀剂。

所述非离子表面活性剂为平平加和吐温20中的一种或两种。

所述的脂肪酸可以是油酸、棕榈酸、月桂酸、硬脂酸中的一种。

所述的有机多胺可以是二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺或羟基乙二胺。

通过实验证明：这种复合缓蚀剂具有很好的水溶性，生产工艺简单，不污染环境，在腐蚀环境中具有优异的缓蚀效果，可用于酸性油气田地面集输和储运系统，降低金属材料的腐蚀速度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

将月桂酸加入到三口烧瓶中并加入1%的H₃PO₄，搅拌加热到120℃，加入二乙烯三胺（摩尔比为1：1-1.5），升温至150℃反应1h，升温至180℃反应2h，冷却后即得到咪唑啉缓蚀剂。