[发明专利]减少金属表面上的腐蚀

说明书

技术领域

本发明涉及通过在油气生产中合并腐蚀抑制剂添加剂或通过批量处理在金属表面上形成膜来减小低碳钢表面的腐蚀速率。本发明可用在生产油气的矿井和管道中。其也可以用在输送管道和炼油应用中。

背景

众所周知，金属表面，诸如亚铁和非亚铁以及各自的合金，在某些环境下遭受腐蚀。如本文所用，在一些非限制性实施方案中，亚铁金属包括铁和钢。腐蚀通常定义为一种材料由于与其环境的化学相互作用而引起的本质属性的任何退化，而且在大多数情形下都被认为是不利的。腐蚀的结果通常是形成原始金属的氧化物和/或盐。在大多数情形中，腐蚀包括材料的溶解。腐蚀也可以由暴露于腐蚀性化学品而引起，所述腐蚀性化学品例如包括酸、碱、脱水剂、卤素和卤素盐、有机卤化物和有机酸卤化物、酸酐和一些有机材料，诸如苯酚。

为了对抗腐蚀，任何易受影响的金属都可以用腐蚀抑制剂进行处理、与腐蚀抑制剂接触和/或被腐蚀抑制剂包围。易受影响的金属表面可以是具有相对有利于腐蚀的热力学概况的那些金属表面。由于通常已知任何特定腐蚀抑制剂的功效都取决于其所使用的环境，因此已经研发并针对性地使用了多种腐蚀抑制剂。具有巨大经济效益的一个目标为处理粗油气系统来保护各种金属表面，例如为获得和加工油气所需要的亚铁、非亚铁或其它金属表面。油气系统定义为包括在地层中以及在地表上的金属设备，包括管路、管道、机床和其它金属表面以及通向炼油厂和在炼油厂中的那些金属表面。这些金属表面存在于油气井中，例如包括生产和集输管道，此处金属表面可能暴露于各种酸、酸性气体(诸如CO₂和H₂S)、碱和各种盐度的盐水。其它应用包括工业水处理、建筑材料、涂料等。在一些情形下，腐蚀抑制剂被有利地调节来抑制特定类型的腐蚀，和/或在特定的温度、压力、剪切力等条件下使用，和/或在普遍或局部的基础上抑制腐蚀。

已描述了多种以含硫化合物为特征的腐蚀抑制剂。例如，美国专利5,863,415公开了具有特定式的硫磷化合物，所述化合物尤其适用于热的液态烃中的腐蚀抑制，而且可以在比一些其它磷基腐蚀抑制剂向流体中添加较少催化剂受损磷的浓度下使用。这些硫磷化合物也具备能够由相对低成本的起始材料来制备的优势。

例如，在美国专利5,779,938中公开了其它含硫化合物，所述专利描述了作为一种或多种叔胺与某些羧酸(优选为巯基羧酸和羧酸的混合物)的反应产物的腐蚀抑制剂。在WO 98/41673中公开了使用巯基酸和咪唑啉盐作为铁和亚铁金属的碳腐蚀抑制剂。在WO 99/39025中也解决了铁的腐蚀，其中描述了使用据称与巯基酸相关的聚亚甲基-聚氨基二丙酰胺的协同组合物。商业上目前使用多种特定的含硫化合物作为某些类型系统的腐蚀抑制剂。

这些腐蚀抑制剂对于在一些高温环境下减少腐蚀而言尚未令人满意。因此，如果可以改进用于减少井下作业期间以及在其它情形中的地层中的金属表面腐蚀的方法和/或腐蚀抑制剂，则将是合意的。

发明概要

以一种形式提供一种减少腐蚀性环境中的金属表面腐蚀的方法，其中与不存在腐蚀抑制剂添加剂的另一种相同方法相比，金属表面发生较少腐蚀。所述方法可包括基于腐蚀性流体的总量，向腐蚀性环境(包括但不必局限于油气开采系统)中合并有效量的腐蚀抑制剂添加剂，从而至少部分地减少金属表面的腐蚀。腐蚀抑制剂配制物可包括至少一种第一抑制剂，具有或不具有第二种或第二种以上的抑制剂。第一抑制剂可由以下通式来表示：

式A：

其中x为氧或氢化氮或季铵化氮；R₁和R₂为氢、甲基或烷基，n为1至100的整数。式A的一种特定形式由式A1来表示，其中z为1至100范围内的整数。在一个非限制性实施方案中，腐蚀抑制剂添加剂中除第一抑制剂以外可包括式A1，或可包括式A1来代替第一抑制剂。

SH-CH₂-[CH₂-O-CH₂]_z-CH₂-SH(A1)

附图简述

图1是对于剂量为1ppmv和10ppmv的式A1的第一腐蚀抑制剂而言，腐蚀速率随时间变化的曲线图；和

图2是对于未老化的和在指定温度下老化的图1的式A1的第一腐蚀抑制剂而言，腐蚀速率随时间变化的曲线图。

具体实施方式