Результат интеллектуальной деятельности: ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ В ГИДРОКАРБОНАТНЫХ И СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для защиты металлов от сероводородной и углекислотной коррозии.

Известны имидазолиновые ингибиторы коррозии, представляющие собой акрилат N-пропил-2-гептадеценилимидазолина или акрилат N-бутил-2-гептадеценилимидазолина или акрилат N-гексил-2-гептадеценилимидазолина (см. Патент РФ №2339739, МКИ C23F 11/14, публ. 2008 г.).

Данные ингибиторы коррозии недостаточно эффективны при ингибировании водно-солевой среды в высокосернистых условиях.

Известен ингибитор коррозии в сероводородсодержащих минерализованных средах, содержащий, 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, публ. 1997 г.).

Данный ингибитор коррозии недостаточно эффективен вследствие плохой растворимости в воде (или в водно-минерализованных средах).

Известен состав для ингибирования коррозии в сероводород- и кислородсодержащих нефтепромысловых средах, содержащий, мас.%: 2-алкилимидазолины кубовых остатков производства синтетических жирных спиртов 12-15, поверхностно-активное вещество ОП-7 (ОП-10) 3-5, крекинг-остаток нефтеперерабатывающего производства 5-8 и углеводородный растворитель - остальное (см. Патент РФ №2122046, МКИ C23F 11/00, публ. 1998 г.).

Однако известный состав по своим физических характеристикам имеет температуру застывания - минус 35°C, что создает невозможность его применения (транспортировки) в зимнее время на большей части Российской Федерации.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задачи является ингибитор коррозии, содержащий, мас.%: азотсодержащий компонент, выбранный из группы, включающей алкиламины C₄-C₁₀, полиамины и имидазолины, и серосодержащий компонент - продукт обработки олефинов C₅-C₄₀ элементарной серой в присутствии активатора класса аминов при соотношении компонентов 1:4-4:1 мас. (см. Патент РФ №2061098, МКИ C23F 11/00, публ. 1996 г.).

Известный ингибитор коррозии недостаточно эффективен при ингибировании агрессивной среды, содержащей ионы кальция и магния.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание ингибитора коррозии на основе 2-алкилимидазолинов, эффективно защищающего нефтепромысловое оборудование от сероводородной и углекислотной коррозии и при высокой минерализации пластовых вод.

Поставленная задача достигается путем создания ингибитора коррозии, содержащего, мас.%: 2-алкилимидазолин 5,0-50,0, серосодержащий компонент 0,1-10,0, шестичленное циклическое органическое соединение 5,0-50,0, продукт взаимодействия полиамидов с уксусной кислотой 0,5-19,0, органический растворитель 4,0-83,0 и воду - остальное.

Для получения 2-алкилимидазолинов, обладающих ингибирующим эффектом, используют карбоновые кислоты жирного ряда с 1,2-этилендиамином или полиэтиленполиамином (ПЭПА).

Приводим пример получения 2-алкилимидазолина.

В трехгорлую колбу объемом 0.5 л, снабженную термометром для измерения температуры содержимого колбы, устройством для отгонки летучих продуктов реакции с соединением на вакуум 100 мм рт.ст., загружают 100 г полиэтиленполиамина (ПЭПА), 200 г карбоновой кислоты жирного ряда. Смесь нагревают в вакууме при температуре 100°C в течение 10 минут, при этом смесь закипает и происходит отгонка летучих соединений. Температуру поднимают до 150°C и продолжают отгонку летучих продуктов реакции в течение 1.5 часов. Далее в смесь добавляют 1 г ортофосфорной кислоты 85%-ной концентрации и постепенно поднимают температуру содержимого колбы до 250°C. Нагрев осуществляют еще 4.5 часа с постоянным отгоном летучих продуктов реакции. Затем продукт реакции охлаждают и выливают в емкость для хранения.

По указанной методике были получены 2-алкилимидазолины с использованием карбоновых кислот жирного ряда, для получения которых используют рапсовое масло (2-алкилимидазолин∗), или подсолнечное масло (2-алкилимидазолин∗∗), или олеиновую кислоту (2-алкилимидазолин∗∗∗).

В качестве серосодержащего компонента могут быть использованы: тиогликолевая кислота (ТГК), международное название Thioglycolik acid, CAS No: 68-11-1; меркаптоэтанол (МКЭЛ), международное название 2-Mercaptoethanol, CAS No: 60-24-2; тиомочевина (ТМА), международное название: THIOUREA, CAS No: 62-56-6 или их смесь.

В качестве шестичленного циклического органического соединения могут быть использованы: пиперидин, представляющий собой циклический вторичный амин с сильно основными свойствами (pK_b=8.82), по ТУ 6-09-3673-85; оксаль - Т-66 - продукт дополнительной переработки высококипящих побочных продуктов производства диметилдиоксана (диметилдиоксан - шестичленный простой эфир с замещением двух атомов водорода на метальные группы) по ТУ 2452-029-05766801-94; масло ПОД, представляющий собой циклогесанон и его производные, по ТУ 2433-016-00205311-99 или их смесь.

Продукт взаимодействия полиамида с уксусной кислотой образуется при нагревании смеси 5 весовых частей полиамида с 95 весовыми частями уксусной кислоты при температуре 70°C в течение 12 часов при периодическом встряхивании емкости.

В качестве органического растворителя могут быть использованы: метанол, по ГОСТ 2222-95; моноэтиленгликоль (МЭГ) по ГОСТ 19710-83; диэтиленгликоль (ДЭГ) по ГОСТ 10136-77; бутиловый спирт по ГОСТ 5208-81; пропиловый спирт по ТУ 2632-106-4449379-07; изопропиловый спирт по ГОСТ 9805-84; пропил-бутиловая фракция (ПБФ) по ГОСТ 17071-91 или их смесь.

Предлагаемый ингибитор коррозии может быть приготовлен как в условиях промышленного производства, так и непосредственно перед применением путем последовательного растворения компонентов состава в заявляемых количествах.

Предлагаемый ингибитор представляет собой подвижную жидкость, обуславливающую высокую технологичность приготовления, транспортировки и применения.

Готовый продукт имеет следующие показатели:

Внешний вид - жидкость от желтого до коричневого цвета.

Плотность 0,805-1,14 г/дм³.

Температура застывания не выше - минус 45°C.

Приводим примеры приготовления ингибиторов коррозии.

Пример 1 (заявляемый ингибитор)

К 5,0 г 2-алкилимидазолина∗ при перемешивании добавляют 7,0 г тиомочевины, 50,0 г масло ПОД, 1,0 г продукта взаимодействия полиамида с уксусной кислотой, смесь 10,0 г метанола и 10,0 г диэтиленгликоля и 17,0 г воды (см. пример 1 из таблицы 1).

Примеры 2-17 проводят аналогичным способом, изменяя виды компонентов и их содержание в заявляемых количествах.

Пример 18 (прототип).

К 5,0 г имидазолина при перемешивании добавляют 5,0 г присадки ТОС-продукта обработки олефинов C₅-C₁₅ элементарной серой в присутствии аминов и 99 г нефраса (см. пример 18 из таблицы 1).

Оценку эффективности составов проверяют в лабораторных условиях согласно стандарту ОАО «Нефтяная компания «Роснефть». Для определения эффективности заявляемого ингибитора коррозии в гидрокарбонатной среде используют метод линейной поляризации, а в сероводородсодержащей среде - гравиметрический метод. Скорость коррозии в гидрокарбонатной среде измеряют с помощью прибора Моникор-2М. Принцип электрохимического метода заключается в определении мгновенной скорости коррозии металла в испытуемых не ингибированной и ингибированной средах путем измерения сопротивления линейной поляризации. Испытания проводят в электрохимических ячейках, представляющих собой стеклянные емкости объемом 750-1000 см³. В ячейке должны быть предусмотрены устройства, позволяющие осуществлять следующие операции: введение электрохимического датчика (зонда коррозиметра), деаэрацию среды углекислым газом, контроль температуры, дозирование ингибитора. Деаэрацию среды углекислым газом осуществляют регулируемым источником диоксида углерода. Конструкция ячейки обеспечивает стабильность испытательной среды на протяжении всего эксперимента.

Гравиметрический метод определения скорости коррозии в сероводородсодержащей среде заключается в определении потери массы металлических образцов (стали) за время их пребывания в ингибированной и не ингибированной средах с последующей оценкой эффективности защитного действия испытуемого ингибитора коррозии по изменению скорости коррозии.

Испытуемую среду - модель пластовой воды получают при смешивании равных объемов двух растворов солей: раствора А и раствора Б в соотношении 1:1. В процессе эксперимента модели вод насыщают сероводородом. Дозировка ингибиторов коррозии составляет 20 мг/дм³. Дозирование ингибитора коррозии в гидрокарбонатную среду проводят через 2 часа после помещения стальных зондов коррозиметра в агрессивную среду, в сероводородсодержащую среду - до помещения стальных пластин в испытуемую среду.

Подготовленные образцы стали помещают в ячейки с испытуемой средой на время не менее 6 часов. После проведения испытаний образцы промывают водопроводной и дистиллированной водой, высушивают фильтровальной бумагой, обезжиривают, упаковывают в фильтровальную бумагу и выдерживают в эксикаторе с влагопоглотителем в течение 24 часов и взвешивают на аналитических весах. Скорость коррозии (Vкор) в г/м²∗ч вычисляют по формуле:

где m1 - масса образца до испытания, г;

m2 - масса образца после испытания, г;

S - площадь поверхности образца, м²;

τ - время испытания, ч.

Степень защиты (Z) в процентах вычисляют по формуле:

,

где V1 - скорость коррозии образцов в не ингибированной среде, г/м²∗ч;

V2 - скорость коррозии образцов в ингибированной среде, г/м²∗ч.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Как видно из данных таблицы 3, степень защиты от коррозии с использованием заявляемого ингибитора выше, чем у известного ингибитора.

Таким образом, предлагаемый ингибитор коррозии обладает более высокой степенью защиты в сероводородсодержащих средах, а также эффективно подавляет коррозию в гидрокарбонатных средах, имеет низкую степень застывания до -45°C, что позволяет его использовать в зимнее время, обладает полной совместимостью с ингибируемой средой за счет приготовления состава с использованием органических растворителей и может использоваться при высокой минерализации пластовых вод.