[发明专利]一种抗油井金属设备腐蚀的缓蚀剂、制备方法及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于油田缓蚀剂领域，具体涉及一种抗油井金属设备腐蚀的缓蚀剂、制备方法及其使用方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，我国对石油的需求越来越大，石油的生产已成为关系国民经济命脉的重要行业。然而在油田开发中后期，会产生大量的H₂S、CO₂、Cl^-、SO₄^2-等腐蚀介质，这些物质溶解在地下采出水中，形成酸性液体，对井下管柱造成腐蚀。石油管的失效统计分析表明，70％的石油管失效和腐蚀有关。根据中国腐蚀学会、中国石油学会、中国化工学会发布的资料，在石化行业，因腐蚀造成的损失占行业总产值的6％。而如果防腐蚀技术应用得当，腐蚀损失的30％～40％可得到挽回。

油田腐蚀通常具有如下特征：设备及其零部件处在高温、高压环境下；H₂、CO₂、N₂、H₂S和水分是油气田主要的腐蚀介质，此外还有液相的尿素、醋酸、甲醇、酚、含硫物质等；环境复杂，设备多处在在气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质中。此外，油田设备还可能会受到微生物(如硫酸盐还原菌)的侵蚀和杂散电流的影响。因此影响油田设备腐蚀的因素多样，其造成的既有全面腐蚀，也有点蚀，此外还有缝隙腐蚀、电偶腐蚀及拉应力下的腐蚀破裂等。

在油田腐蚀中常见的腐蚀类型有以下几种：(1)CO₂腐蚀：CO₂广泛存在于空气中，CO₂溶解于水中生成碳酸，碳酸虽是弱酸，但其腐蚀性很强。当CO₂分压达到一定水平时，必然会引起石油管材的腐蚀破坏，腐蚀产物为疏松的保护性差的FeCO₃。CO₂腐蚀主要表现为坑蚀、点蚀状，在我国的华北、四川、塔里木、南海、江苏、中原等油田都曾出现过由于CO₂腐蚀穿孔，造成油管报废及被迫停井的事例。(2)氢腐蚀：在常温、常压下H₂并不腐蚀钢材，而在高压、高温下它对钢材却是一种比较常见的腐蚀性气体。H₂分子由于体积很小，具有很强的扩散能力，可溶入钢材中，与其他组分形成氢化物从而引起腐蚀，即氢脆现象。(3)硫化氢及硫化物的腐蚀：硫化氢在高温下能与钢中的Fe、Ni等化合生成FeS、NiS等化合物，并随着温度、压力的增高而加速。当H₂S与H₂混合使用时，H₂能使钢脱碳，H₂S与Fe化合生成输送的FeS层，从而造成设备腐蚀。同时这种FeS层被一定流速的工艺气体冲刷夹带到下游设备中，引起触媒失效等结果。(4)冲刷腐蚀：气泡、固体相随液流高速旋转，冲击设备表面，使设备表面局部区域发生磨损，产生局部电化学不均匀性，从而产生磨损腐蚀。(5)应力腐蚀开裂：设备由于承载或自重，在Cl^-、H₂S等作用下，发生的腐蚀开裂。包括应力腐蚀开裂(SCC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSC)。

解决油田腐蚀对油田设备危害的最好方法是防患于未然，预防腐蚀。防腐蚀技术有防腐材料、防腐结构设计、电化学保护和缓蚀剂防护。由于使用缓蚀剂防护工艺简便、成本低廉、适用性强，目前被油田普遍采用。

早在本世纪初，人们发现自来水管内壁的垢层有很好的抑制腐蚀作用，除盐较净地自来水管反会引起管道的渗漏。40年代初，油气田开采过程中已有有效的缓蚀剂了。二战后，金属制品在储运过程中使用气相缓蚀剂的方法，已逐步得到了推广。如今缓蚀剂已在许多工业部门得到广泛的应用。

缓蚀剂种类繁多，依其成分为无机化合物还有有机化合物可分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两大类。其中有机缓蚀剂包括醛类(如肉桂醛、糠醛、香草醛等)、咪唑衍生物(如咪唑啉、苯并三氮唑等)、杂环类(2-吲哚乙酸)和有机胺类(如各种有机胺盐和季铵盐)，此外还有松香衍生物、磺酸盐、亚胺乙酸衍生物及炔醇类等；。无机缓蚀剂主要为各种盐类，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、亚硝酸盐、锌盐、硅酸盐等。