[发明专利]一种含氮、磷、硫的金属腐蚀抑制剂

说明书

本发明是关于一种含氮、磷、硫的金属腐蚀抑制剂，用以防止CO₂EOR（强化采油）过程中地下管柱及其金属工具的腐蚀，特别是在低含硫（地层盐水中可溶性硫化物含量低于5ppm）地质条件下，仍能保持良好的防腐性能。

CO₂EOR是提高原油采收率的一项重要措施。自从1958年美国在俄克拉荷马K.S.CO₂EOR矿场试验取得成功以来，该项技术引起各国石油界的重视。我国大庆油田已开始CO₂EOR矿场试验。在CO₂EOR过程中，为获得较高的经济效益，往往采用CO₂-H₂O交替注入的方式，因此不可避免地引起地下金属管柱及其金属工具的腐蚀。美国在CO₂EOR小试过程中发现：如果在无任何腐蚀控制措施的情况下，生产井的油管壁不到五个月就被穿透，其腐蚀速率相当于500mpy。我国华北油田采油三厂所属饶阳凹陷留58断块是一个储油量较丰富的潜山油藏。1987年以来，由于CO₂腐蚀先后使三口高产油井报废。最严重的留58-1井（产出气中含42%的CO₂）仅生产七个月油管就被腐蚀穿孔，发生井喷被迫停产。CO₂EOR的矿场试验表明，在实施CO₂EOR方案中，必须要有周密而有效的腐蚀控制措施。

目前，国外经常采用的防腐蚀措施归纳起来大致有两种：一种是地下管柱采用不锈钢或耐蚀金属材料。尽管这是一种完善的措施，但是其成本太高，不易推广。尤其是在我国资金缺乏和镍合金短缺的情况下，井口装置和地下管柱完全采用不锈钢和耐蚀合金材料是不现实的。另一种措施是采用综合抑制腐蚀的方法，即关键部件选用不锈钢材料，油管内涂层同时向油套管中添加腐蚀抑制剂。抑制剂的分子或离子在涂层不完善或损坏后裸露的金属表面层吸附成膜，而达到理想的腐蚀控制效果。R.L＞马丁（R.L.Mar tin）和T.G.布瑞吉（T.G.Braga）等人指出：适用于CO₂EOR采出井使用腐蚀抑制剂进行腐蚀控制的规则是：如果地层盐水可溶性硫化物含量高于5ppm时，任何好的腐蚀抑制剂都可能控制CO₂的腐蚀。如果地层盐水中可溶性硫化物含量低于5ppm时，则需要采用分子中含氮、磷、硫的金属腐蚀抑制剂。我国目前尚没有一种适用于低含硫（小于5ppm）地层条件下防CO₂腐蚀的抑制剂。1988年华北油田石油管理局钻井工艺研究所研制的WSI-02型金属腐蚀抑制剂是我国目前用于CO₂腐蚀控制效果较好的一种抑制剂，其主要性能均优于美国的SC-201F、SC-203F、SC-204F型抑制剂。但是由于它属于含氮类型的抑制剂，因此在腐蚀环境恶劣的低含硫地质条件下，则不能有效地抑制CO₂，对金属管柱的腐蚀。

本发明的目的是为3提供一种不仅在一般条件下，而且在腐蚀环境相当恶劣的低含硫地质条件下，仍能保持良好防腐性能的金属腐蚀抑制剂。

本发明的特征在于它是一种含氮、磷、硫的复合型金属腐蚀抑制剂，是由苯基取代硫脲杂磷酸盐与咪唑啉有机酸盐复合而成。两种物质的配比为：咪唑啉有机酸盐为50-90%，苯基取代硫脲杂磷酸盐为10-50%。

本发明中苯基取代硫脲杂磷酸盐的制备方法如下：（1）以苯基取代硫脲为合成金属腐蚀抑制剂的基础物质;（2）以饱和烃为溶剂;（3）用杂醇制备磷酸酯（杂醇是大庆石化总厂丁、辛车间的副产品），在140-190℃下，取杂醇的C₅-C₈。馏份（约占总量的42%），以4∶1的摩尔比与五氧化二磷（P₂O₅）化合，在100-200℃之间酯化3-6小时即生成以双烷氧基为主的磷酸氢酯;（3）苯基取代硫脲与双烷氧基磷酸氢酯以1∶1的摩尔比进行反应即可生成苯基取代硫脲杂磷酸盐化合物。