ИНГИБИТОР СЕРОВОДОРОДНОЙ И УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ В МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОДНЫХ СРЕДАХ Российский патент 2016 года по МПК C23F11/167 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в высокоминерализованных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, с применением ингибиторов и может быть использовано при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти.

Известен ингибитор коррозии в сероводородсодержащих минерализованных средах, содержащий в мас.%: пирановую фракцию 55-95, алкилимидазолин 3,5-7,0, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,5-3,0 и толуол - остальное (см. Патент РФ №2083720, МКИ C23F 11/08, опубл. 1997 г.).

Данный ингибитор коррозии недостаточно эффективен вследствие плохой совместимости с пластовыми водами и низкой степени защиты от коррозии.

Известен способ получения ингибитора коррозии в минерализованных водных средах, включающий взаимодействие оксиэтилированного спирта или оксиэтилированного моноалкилфенола с диметилфосфитом или монометилфосфитом при нагревании, взятых в мольном соотношении 1:(0,8-1,2) соответственно, последующим взаимодействием полученного продукта с амином при молярном соотношении полученного продукта и амина 1:(0,2-0,5) (см. Патент РФ №2436869, МКИ C23F 11/14, опубл. 2011 г.).

Полученный известным способом ингибитор неэффективен в углекислотных средах и его товарная форма нестабильна во времени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ингибитор коррозии в средах, содержащих сероводород и углекислый газ, включающий в мас.%: 8-20 жирную кислоту, 7-21 азотсодержащее соединение - оксиэтилированные алкил- или фенолметилфосфиты N-метилалкиламмония, 7-16 неионогенное поверхностно-активное вещество и остальное - растворитель (см. Патент РФ №2337181, МКИ C23F 11/167, опубл. 2008 г.).

Известный ингибитор недостаточно эффективен при высоком содержании сероводорода и из-за высокой вязкости его сложно использовать при низких температурах.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание ингибитора коррозии, эффективно защищающего от сероводородной и углекислотной коррозии при высокой минерализации пластовых вод, с температурой застывания от -45°С до -55°С, и расширение сырьевой базы ингибиторов.

Поставленная задача решается путем создания ингибитора сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных средах, включающего производное на основе азотсодержащего соединения и растворитель, причем в качестве производного на основе азотсодержащего соединения он содержит продукт взаимодействия 2-алкилимидазолина с производным фосфористой кислоты (ПВ-1), при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПВ-1 - 20,0-70,0, растворитель - остальное, а также путем создания ингибитора сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных средах, включающего производное на основе азотсодержащего соединения и растворитель, причем в качестве производного на основе азотсодержащего соединения он содержит продукт взаимодействия 2-алкилимидазолина с продуктом реакции (ПР) оксиэтилированных алкилфенолов или оксиэтилированных спиртов или оксиэтилированных жирных кислот с производным фосфористой кислоты (ПВ-2), при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПВ-2 - 20,0-70,0, растворитель - остальное.

В вариантах использования ингибиторы ПВ-1 или ПВ-2 дополнительно содержат четвертичные аммониевые соли в количестве 1,0-10,0 мас.% и в качестве растворителя используют алифатические спирты или их смесь с водой или смесь алифатического спирта и ароматического углеводорода.

Для получения 2-алкилимидазолина используют карбоновые кислоты жирного ряда с 1,2-этилендиамином или полиэтиленполиамином (ПЭПА).

В качестве оксиэтилированных моно- или алкилфенолов используют моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена - Неонолы АФ 9-6,10,12 с алкилом С-9 и числом оксиэтильных групп, равным соответственно 6, 10, 12 по ТУ 38.507-63-171-91, оксиэтилированные алкилфенолы на основе полимердистиллята, например: ОП-7 по ТУ 8433-81. В качестве оксиэтилированных спиртов используют, например: моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов общей формулы CnH₂nO(C₂H₄O)mH, где n=8-10, m=6, имеющий техническое название оксанол КД-6 по ТУ 2483-328-05763441-2, синтанол ДС-10 по ТУ 6-14-577-88, синтанол АЛМ-10 по ТУ 6-14-864-88.

В качестве производного фосфористой кислоты могут быть использованы, например: диметилфосфит (ДМФ) по ТУ 6-36-5763445-6-88, монометилфосфит (ММФ)

формулы CH₃O(ОН)РО(Н), фосфористая кислота (ФК) по ТУ 6-05-10-51-83 или по ТУ 6-00-04691277-49-95.

В качестве жирной кислоты используют, например: моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе 2-этилгексановой кислоты (МАЭПЭК) формулы:

Олеокс-5 по ТУ 6-14-314-85, нонановую кислоту (НК) - продукт производства КНР.

В качестве растворителя используют алифатические спирты, например: метиловый спирт по ГОСТ 2222-95, этиловый по ОСТ 38.02386-85, изопропиловый (ИПС) по ГОСТ 9805-84, бутиловый по ГОСТ 5208-81, изобутиловый спирт по ГОСТ 9536-79 или их смесь с водой или смесь алифатических спиртов с ароматическими углеводородами, например: нефрас Ар 120/200 или нефрас Ар 150/330 по ТУ 38.101809-90, сольвент нефтяной тяжелый (СНТ) по ТУ 38.101809-90, этилбензольной фракцией (ЭБФ) по ТУ 38.30225-81, бутилбензольной фракцией (ББФ) по ТУ 38.10297-78.

В качестве четвертичных аммониевых солей используют, например: кокодиметилбензиламмониум хлорид (КДМБАХ), додецилдиметилбензиламмониум хлорид (ДДДМБАХ), децилдиметилбензиламмониум хлорид (ДЦМБАХ) - продукты производства КНР.

Продукты взаимодействия ПВ-1 и ПВ-2 получают смешением эквимолярных количеств 2-алкилимидазолина с производным фосфористой кислоты или с продуктом реакции (ПР) оксиэтилированных алкилфенолов или оксиэтилированных спиртов или оксиэтилированных жирных кислот с производным фосфористой кислоты. Для получения ПВ-1 или ПВ-2 к 1 моль 2-алкилимидазолину при температуре 30-40°C приливают порциями при перемешивании 1 моль производного фосфористой кислоты или 1 моль продукта реакции (ПР) оксиэтилированных алкилфенолов или оксиэтилированных спиртов или оксиэтилированных жирных кислот с производным фосфористой кислоты, таким образом, чтобы температура взаимодействия не превышала 90°C. По окончании действия экзотермического эффекта реакционную массу выдерживают при перемешивании в течение 2-4 часов при температуре 80-90°C.

Продукт реакции (ПР) оксиэтилированных алкилфенолов или оксиэтилированных спиртов или оксиэтилированных жирных кислот с производным фосфористой кислоты получают известным способом путем взаимодействия при смешении приведенных реагентов при нагревании реакционной смеси до температуры 100-150°C с удалением метанола продувкой инертным газом (см. Э.Е. Нифантьев. Химия фосфорорганических соединений. М.: Московского университета, 1971, с. 71; Усп. Химии, 1978, 47, №9, с. 1565).

Приводим конкретные примеры получения продукта взаимодействия. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 1. Пример приготовления ПВ-1. К 248 г (1 моль) 2-алкилимидазолина при температуре 30-40°C приливают порциями при перемешивании 110 г (1 моль) диметилфосфита таким образом, чтобы температура взаимодействия не превышала 90°C. По окончании действия экзотермического эффекта реакционную массу выдерживают при перемешивании в течение 2-4 часов при температуре 80-90°C.

Примеры 2-3 готовят аналогичным способом, используя различные виды производного фосфористой кислоты.

Пример 4. Пример приготовления ПВ-2. К 248 г (1 моль) 2-алкилимидазолина при температуре 30-40°C приливают порциями при перемешивании 562 г (1 моль) продукта реакции оксиэтилированного алкилфенола - Неонола АФ₉-6 с диметилфосфитом таким образом, чтобы температура взаимодействия не превышала 90°C. По окончании действия экзотермического эффекта реакционную массу выдерживают при перемешивании в течение 2-4 часов при температуре 80-90°C.

Примеры 5-12 проводят аналогичным способом, изменяя виды оксиэтилированных реагентов и производного фосфористой кислоты.

Пример 13 (прототип). К 40 г сольвента добавляют 20 г изопропилового спирта и при перемешивании последовательно добавляют 20 г СЖК фракции С₅-С₉, 12 г неонола АФ₉-12 и 8 г гексаоксиэтилированного октилметилфосфита N-метиламмония. Смесь перемешивают до получения однородной массы.

Заявляемый ингибитор готовят простым смешением продукта взаимодействия с растворителем до однородного состояния, и ингибитор представляет собой жидкость от светло-желтого до коричневого цвета с температурой застывания от -45°C до -55°C.

Для доказательства критерия «промышленная применимость» приводим конкретные примеры эффективности заявляемого ингибитора в сероводородной и углекислотной высокоминерализованной водной среде при дозировке ингибитора 25 мг/дм³.

Защитный эффект определяют гравиметрическим методом в циркуляционных ячейках в ингибированном стандартном сероводородсодержащем растворе по ГОСТ 9506-87, а также электрохимическим методом в растворе, содержащем углекислый газ. В качестве агрессивной среды при гравиметрическом методе испытаний используют модель пластовой воды с плотностью 1,12 г/л при концентрации сероводорода 100 мг/л, при электрохимическом методе испытаний используют модель пластовой воды с плотностью 1,12 г/л, насыщенную CO2 до 1000 мг/л. Продолжительность испытаний 6 часов. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Данные таблицы 2 свидетельствуют, что заявляемый ингибитор коррозии обладает высоким защитным действием от коррозии в сероводородсодержащих и углекислотных высокоминерализованных водных средах и более низкой температурой застывания.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в высокоминерализованных средах, содержащих сероводород и углекислый газ, с применением ингибиторов и может быть использовано при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти. Ингибитор включает продукт взаимодействия 2-алкилимидазолина с производным фосфористой кислоты (ПВ-1) или продукт взаимодействия 2-алкилимидазолина с продуктом реакции оксиэтилированных алкилфенолов, или оксиэтилированных спиртов, или оксиэтилированных жирных кислот с производным фосфористой кислоты (ПВ-2) и растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: ПВ-1 или ПВ-2 20,0-70,0 и растворитель - остальное. Технический результат: создание ингибитора коррозии, эффективно защищающего от сероводородной и углекислотной коррозии при высокой минерализации пластовых вод, с температурой застывания от -45°C до -55°C и расширение сырьевой базы ингибиторов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 13 пр.

1. Ингибитор сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных средах, включающий производное на основе азотсодержащего соединения и растворитель, отличающийся тем, что в качестве производного на основе азотсодержащего соединения он содержит продукт взаимодействия 2-алкилимидазолина с производным фосфористой кислоты (ПВ-1), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПВ-1 20,0-70,0 растворитель остальное

2. Ингибитор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит четвертичные аммониевые соли в количестве 1,0-10,0 мас.%.

3. Ингибитор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют алифатические спирты или их смесь с водой или смесь алифатического спирта и ароматического углеводорода.

4. Ингибитор сероводородной и углекислотной коррозии в минерализованных водных средах, включающий производное на основе азотсодержащего соединения и растворитель, отличающийся тем, что в качестве производного на основе азотсодержащего соединения он содержит продукт взаимодействия 2-алкилимидазолина с продуктом реакции оксиэтилированных алкилфенолов, или оксиэтилированных спиртов, или оксиэтилированных жирных кислот с производным фосфористой кислоты (ПВ-2), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ПВ-2 20,0-70,0 растворитель остальное

5. Ингибитор по п. 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит четвертичные аммониевые соли в количестве 1,0-10,0 мас.%.

6. Ингибитор по п. 4 или 5, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют алифатические спирты или их смесь с водой или смесь алифатического спирта и ароматического углеводорода.