一種不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑及其制備方法，屬于海上采油 油氣集輸管線腐蝕防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在海上石油天然氣的開采過程中，C02腐蝕是油氣集輸過程中遇到的最普遍的腐 蝕形式，具有極強(qiáng)的腐蝕性，co2水溶液能引起金屬材料迅速腐蝕，使得管道設(shè)備發(fā)生早期 失效。投加緩蝕劑是比較有效的腐蝕防護(hù)措施。緩蝕劑是一種在腐蝕介質(zhì)中添加少量時(shí)就 能使金屬腐蝕速度顯著降低的物質(zhì)，添加緩蝕劑具有投資少、見效快、方便易行等優(yōu)點(diǎn)，是 防止金屬腐蝕的重要手段。
[0003] 近年來油井酸化緩蝕劑的研究和應(yīng)用發(fā)展較快，緩蝕劑品種繁多，如粗吡啶、 1901、1251、7461102、7707、7812、CT12等，這些緩蝕劑在特定條件下都能較好地發(fā)揮作用。 但隨著深井、超深井的開發(fā)，導(dǎo)致溫度和壓力進(jìn)一步提高，且在相同的pH值下，由于0)2的 總酸度比鹽酸高，因此它對(duì)鋼鐵的腐蝕比鹽酸還嚴(yán)重，其腐蝕速率可達(dá)7mm/a甚至更高，因 此在高溫條件下作業(yè)時(shí)C02腐蝕嚴(yán)重的問題亟待解決。
[0004] 目前國內(nèi)外所使用的緩蝕劑基本上都是吸附型緩蝕劑，如鏈狀有機(jī)胺及其衍生 物，咪唑啉及其鹽或咪唑啉衍生物季胺鹽類，松香胺衍生物，普遍認(rèn)為有機(jī)胺、有機(jī)胺鹽、咪 唑啉衍生物、季銨鹽類緩蝕效果較好。常用的咪唑啉、酰胺類緩蝕劑通常水溶性較差，即使 進(jìn)行了水溶性改造或優(yōu)化(如季銨化等)，在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中，往往與破乳劑等油氣田化學(xué) 添加劑不配伍，影響破乳劑等藥劑的使用效果，并且難以最大程度發(fā)揮自身的緩蝕效果。
[0005] 雙季銨鹽是近年來開始應(yīng)用于金屬緩釋領(lǐng)域的一類新型的陽離子表面活性劑，由 于其分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)疏水基和兩個(gè)親水基，較之傳統(tǒng)的季銨鹽具有低毒、較好的表面 活性和良好的水溶性等特點(diǎn)。近年來，雙季銨鹽作為性能優(yōu)良的緩蝕劑受到了廣泛的關(guān)注， 具有廣闊的應(yīng)用前景，但研究多集中在結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙季銨鹽方面，對(duì)于含雜環(huán)的不對(duì)稱雙 季銨鹽研究較少。
[0006] 中國發(fā)明"一種復(fù)合緩蝕劑"，申請(qǐng)?zhí)?01210208767. 4公開了一種能夠抑制二氧 化碳、硫化物腐蝕及鹽類、細(xì)菌等腐蝕的復(fù)合緩蝕劑，但是還是存在水溶性較差的問題，因 此，提供一種制備方法簡單，且緩蝕效果和水溶性較好的不對(duì)稱類雙季銨鹽二氧化碳緩蝕 劑的制備方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑及其制備方法，在現(xiàn) 場(chǎng)使用的過程中，與破乳劑等藥劑配伍性好、適應(yīng)性廣、現(xiàn)場(chǎng)不同工況條件下應(yīng)用效果好、 緩蝕性能優(yōu)良，更能夠在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮良好的腐蝕防護(hù)作用，能夠解決現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工況條 件下的腐蝕防護(hù)需要，可用于海上油田油氣集輸管線的腐蝕防護(hù)。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑，由如下重量份的組分組成：不對(duì)稱雙季銨鹽 化合物40~60 %，低分子醇溶劑40~60 %。
[0009] 所述不對(duì)稱雙季銨鹽類化合物具有如下結(jié)構(gòu)通式：
式中的η中碳原子數(shù)量為12、14、16或18。
[0010] 所述低分子醇溶劑為甲醇或乙醇。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑的制備方法，包括以下步 驟： (1) 制備不對(duì)稱雙季銨鹽化合物：在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 : 1. 05含氮雜環(huán)化合物與環(huán)氧氯丙烷，緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)3~5小 時(shí)，降溫至55~65°C，加入長鏈烷基叔胺，繼續(xù)反應(yīng)2~4小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即 為不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，備用； (2) 稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物和低分子醇溶劑，將不對(duì)稱雙季銨鹽化合物與低分子 醇溶劑互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑。
[0012] 步驟（1)所述含氮雜環(huán)化合物為吡啶或喹啉。
[0013] 步驟（1)所述長鏈烷基叔胺為十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷 基二甲基叔胺或十八烷基二甲基叔胺。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是： 1.本發(fā)明采用含氮雜環(huán)化合物與環(huán)氧氯丙烷開環(huán)成鹽，再與長鏈烷基叔胺進(jìn)行季銨化 反應(yīng)而成不對(duì)稱雙季銨鹽類化合物，分子中含有含氮雜環(huán)、雙季銨基團(tuán)等多個(gè)活性吸附中 心，形成的有機(jī)吸附膜對(duì)碳鋼具有更好的保護(hù)作用，可用于海上采油的集輸管線。
[0015] 2.本發(fā)明提供的緩蝕劑在高礦化度油氣田產(chǎn)出液中具有良好的水溶性，無需用低 分子醇等溶劑分散就可溶解。
[0016] 3.本發(fā)明所提供的緩蝕劑可用于油氣田含二氧化碳的油井、氣井，地面集輸管線， 以及水處理系統(tǒng)設(shè)備管線的腐蝕防護(hù)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，這些實(shí)例僅用來說明本發(fā)明，并不限 制本發(fā)明的范圍。
[0018] 實(shí)施例1 (1)在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 :1. 05喹啉與環(huán)氧氯丙烷，緩慢 滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)3小時(shí)，降溫至55°C，加入十四烷基二甲基叔胺， 繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即為不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，備用； (2 )稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物45%和甲醇55%，互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙 季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑。
[0019] 實(shí)施例2 (1) 在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 :1. 05喹啉與環(huán)氧氯丙烷，緩慢 滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)5小時(shí)，降溫至65°C，加入十六烷基二甲基叔胺， 繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即為不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，備用； (2) 稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物46%和乙醇54%，互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙 季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑。
[0020] 實(shí)施例3 (1) 在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 :1. 05喹啉與環(huán)氧氯丙烷，緩慢 滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)4小時(shí)，降溫至60°C，加入十八烷基二甲基叔胺， 繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即為不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，備用； (2) 稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物43%和乙醇57%，互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙 季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑。
[0021] 實(shí)施例4 (1) 在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 :1. 05吡啶與環(huán)氧氯丙烷，緩慢 滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)3小時(shí)，降溫至65°C，加入十二烷基二甲基叔胺， 繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即為不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，備用； (2) 稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物50%和甲醇50%，互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙 季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑。
[0022] 實(shí)施例5 (1) 在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 :1. 05吡啶與環(huán)氧氯丙烷，緩慢 滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)5小時(shí)，降溫至55°C，加入十六烷基二甲基叔胺， 繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即為不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，備用； (2) 稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物60%和乙醇40%，互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙 季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑。
[0023]為了檢驗(yàn)本發(fā)明不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑在C02環(huán)境中的緩蝕性能，進(jìn) 行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)： 表1腐蝕速蜜涮試

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑，其特征在于：由如下重量份的組分組成： 不對(duì)稱雙季錠鹽化合物40~60 %，低分子醇溶劑40~60 %。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑，其特征在于：所述不 對(duì)稱雙季錠鹽類化合物具有如下結(jié)構(gòu)通式：式中的η中碳原子數(shù)量為12、14、16或18。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑，其特征在于：所述低 分子醇溶劑為甲醇或乙醇。4. 一種不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑的制備方法，其特征在于：包括W下步驟： (1) 制備不對(duì)稱雙季錠鹽化合物：在反應(yīng)器的乙醇溶液中，按順序加入摩爾比為1. 0 : 1. 05含氮雜環(huán)化合物與環(huán)氧氯丙烷，緩慢滴加環(huán)氧氯丙烷，在85°C回流條件下，反應(yīng)3~5小 時(shí)，降溫至55~65°C，加入長鏈烷基叔胺，繼續(xù)反應(yīng)2~4小時(shí)，得到深紅色均一粘稠液體，即 為不對(duì)稱雙季錠鹽化合物，備用； (2) 稱取不對(duì)稱雙季錠鹽化合物和低分子醇溶劑，將不對(duì)稱雙季錠鹽化合物與低分子 醇溶劑互相混合，攬拌均勻，即得到不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑的制備方法，其特征在 于：步驟（1)所述含氮雜環(huán)化合物為化晚或哇嘟。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種不對(duì)稱雙季錠鹽類二氧化碳緩蝕劑的制備方法，其特征在 于：步驟（1)所述長鏈烷基叔胺為十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二 甲基叔胺或十八烷基二甲基叔胺。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑及其制備方法，屬于海上采油油氣集輸管線腐蝕防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明的緩蝕劑，由不對(duì)稱雙季銨鹽化合物40~60％，低分子醇溶劑40~60％組成；其制備方法為：在反應(yīng)器的乙醇溶液中，加入摩爾比為1.0：1.05含氮雜環(huán)化合物與環(huán)氧氯丙烷，85℃回流條件下，反應(yīng)3~5小時(shí)，降溫至55~65℃，加入長鏈烷基叔胺，繼續(xù)反應(yīng)2~4小時(shí)，得到不對(duì)稱雙季銨鹽化合物，再稱取不對(duì)稱雙季銨鹽化合物和低分子醇溶劑，互相混合，攪拌均勻，即得到不對(duì)稱雙季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑；本發(fā)明所提供的緩蝕劑可用于海上油田油氣集輸管線的腐蝕防護(hù)，與破乳劑等藥劑配伍性良好，適應(yīng)性廣，能夠解決現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工況條件下的腐蝕防護(hù)需要。
【IPC分類】C23F11/14
【公開號(hào)】CN105239076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510651459
【發(fā)明人】張國禮, 秦立峰, 張峙, 胡徐彥, 胡衛(wèi)勇, 田宇, 王建, 殷宏云, 謝韜
【申請(qǐng)人】中國海洋石油總公司, 中海石油(中國)有限公司湛江分公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日