Ингибитор коррозии нефтепромыслового оборудования и нефтегазопроводов
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в нефтяной промышленности для предотвращения коррозии оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах, содержащих углекислый газ и сероводород. Ингибитор включает активную часть на основе карбоновых кислот, метанол, неиногенное поверхностно-активное вещество НПАВ, при этом он дополнительно содержит спиртовую фракцию производства капролактама СФПК и масло ПОД, активная часть получена синтезом высокомолекулярных и среднемолекулярных карбоновых кислот с триэтилентетраамином, а в качестве НПАВ он содержит смесь неонолов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: активная часть 10,0-30,0, СФПК 10,0-40,0, метанол 10,0-40,0, смесь неонолов 1,0-4,0, масло ПОД - остальное. Технический результат: изобретение позволяет расширить арсенал эффективных технологичных и экономически доступных средств борьбы с коррозией черных металлов в системах добычи и транспорта нефти и газа. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано в нефтяной промышленности для предотвращения коррозии оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах, содержащих углекислый газ и сероводород.
Известен ингибитор кислотной коррозии в нефтепромысловых средах, содержащий масло ПОД или его смесь со спиртовой фракцией производства капролактама (СФПК), а также моноэтаноламин или азотсодержащие отходы производства аммиака или капролактама (патент РФ №2023052, МПК C23F 11/04). Данный ингибитор имеет достаточно высокую плотность, что препятствует его широкому использованию в различных условиях эксплуатации нефтепромыслового оборудования и нефтегазотрубопроводов.
Известен ингибитор коррозии, предназначенный для использования в нефтедобывающей промышленности при защите от коррозии нефтепромыслового оборудования (патент РФ №2224823, МПК C23F 11/14). В состав этого ингибитора входят, мас.%: первичные амины или их смесь 1-4, метанол 22-25, моноэтаноламин 5-9, смесь неонолов 15-25, высшие ароматические углеводороды - остальное. Указанный ингибитор не нашел широкого применения в нефтяной промышленности, т.к. не оказывает ингибирующего действия в агрессивных средах, содержащих сероводород и диоксид углерода в количестве более 100 мг/л.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является ингибитор коррозии по патенту РФ №2147627, МПК C23F 11/14, в состав которого входят следующие компоненты, мас.%: продукт взаимодействия карбоновых кислот и полиэтиленполиаминов 10-30, неиногенное поверхностно-активное вещество(НПАВ) 1-10, керосин 5-15, растворитель - остальное. При этом в качестве растворителя используют метанол, толуол, сольвент, нефрас или их смеси, а в качестве НПАВ - оксиэтилированные алкилфенолы, моноалкилированные эфиры полиэтиленгликоля (ОП-10 и т.п.). Наличие в составе указанной композиции 5-15 мас.% керосина значительно снижает коэффициент распределения ингибитора в водной фазе, что существенно ухудшает его действие, особенно при ламинарном режиме в нефтесборных коллекторах.
Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала эффективных технологичных и экономически доступных средств борьбы с коррозией черных металлов в системах добычи и транспорта нефти и газа.
Поставленная задача решается за счет того, что в состав ингибитора коррозии нефтепромыслового оборудования и нефтегазопроводов, включающий активную часть на основе карбоновых кислот, метанол, НПАВ, в отличие от прототипа дополнительно введены СФПК и масло ПОД. Активная часть ингибитора получена синтезом высокомолекулярных и среднемолекулярных карбоновых кислот с триэтилентетраамином (ТЭТА), а в качестве НПАВ он содержит смесь неонолов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
активная часть | 10,0-30,0 |
СФПК | 10,0-40,0 |
метанол | 10,0-40,0 |
смесь неонолов | 1,0-4,0 |
масло ПОД | остальное. |
Кроме того, для защиты от бактериальной коррозии предложенный ингибитор может дополнительно содержать в качестве бактерицидной добавки алкилбензилдиметиламмоний хлорид в количестве до 15 мас.%.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленной композиции, заключается в повышении защитных свойств ингибитора и обеспечении его растворимости как в воде, так и в газовом конденсате. Полученный продукт не содержит высокомолекулярные соединения, благодаря чему достигается регулярная структура соединений, обеспечивающая формирование более плотного адсорбционного слоя и повышение эффективности защитного действия. Входящие в состав масла ПОД кетоны, эфиры и дианон, а также циклогексанон, содержащийся в СФПК, взаимодействуя с полученной активной частью ингибитора значительно усиливают ингибирующее действие предложенного реагента. При этом наличие в составе СФПК амилового спирта, растворяющегося в воде и частично в углеводородах, обеспечивает улучшение распределения ингибитора между водной и углеводородной частями агрессивной среды. Смесь неонолов, представляющих собой оксиэтилированные и оксипропилированные спирты, попадая в нефть путем диффузии из водных растворов, подавляет аномалии ее вязкости, а кроме того, улучшает образование пленки на поверхности оборудования и препятствует наводораживанию металла.
Заявляемый ингибитор готовят следующим образом. Активная часть ингибитора была получена путем конденсации ТЭТА с высокомолекулярными и среднемолекулярными карбоновыми кислотами. Смесь кислот С10-С20 и С6-С8, взятых в соотношении 2:1, в реакторе с мешалкой нагревали с ТЭТА до 100°С, выдерживали до полной отгонки воды с получением смеси алифатических аминов, затем температуру поднимали до 150°С, выдерживали до полной отгонки воды с получением амидов и аминоамидов и затем температуру поднимали до 240-250°С, выдерживали до полной отгонки воды с получением имидазолинов. Содержание последних определяли по содержанию третичного азота. В зависимости от технологического регламента и температуры активная часть может содержать до 10-15% смеси алифатических аминов, до 20% амидов и амидоаминов и остальное - имидазолины. В составе композиции использовали СФПК - растворитель, изготовленный из отхода производства капролактама - спиртовой фракции процесса ректификации продуктов окисления циклогексана, например, по ТУ 24330-017-00205311-99; масло ПОД - кислородсодержащий отход производства капролактама, представляющий собой остаток ректификации продуктов окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола (ТУ 113-03-476-86, ТУ 2433-016-00205311-99); смесь неонолов АФ1-12 и АФ9-12 (2-5:5-8) по ТУ 2483-077-05766801-98 и метанол по ГОСТ 2222-95 Метанол технический.
Предложенную композицию получают путем непрерывного нагревания при постоянном перемешивании активной части и добавления к ней масла ПОД, СФПК, метанола и неонолов.
Указанный технический результат подтверждается данными проведенных экспериментов, отраженными в таблицах 1, 2. Испытания защитных свойств предложенного ингибитора проводились в соответствии с ГОСТ 9.506-87 (Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах. Методы определения защитной способности) на металлических образцах из стали 20 в течение 8 часов при комнатной температуре. Концентрация ингибитора составляла 50 мг/л. Испытания проводились в среде NАСЕ (стандарт NACE Standart TMО177-2005), барботируемой диоксидом углерода или сероводородом, а также в пластовой воде Кулешовского месторождения ОАО «Самаранефтегаз» (общая минерализация - 250 г/л, H2S=180 мг/л, CO2=84 мг/л, pH=7,1) и среде нефтесборного коллектора (50% обводненности, H2S=250 мг/л). Исследование эффективности действия на сульфатвосстанавливающие бактерии(СВБ) ингибитора-прототипа и предлагаемого ингибитора (при содержании в его составе алкилбензилдиметиламмоний хлорида 10 мас.%) проводили в вышеуказанных пластовых водах (таблица 2).
Таким образом, как видно из приведенных данных, заявленная совокупность качественных и количественных характеристик композиции обеспечивает синергетический эффект, возможность достижения которого не вытекает из уровня техники.
Таблица 1 | |||||||||
№п/п | Состав, масса, % | Защитный эффект, % | |||||||
Среда | |||||||||
Активная часть | СФПК | Метанол | Смесь неанолов АФ1-12 + АФ9-12 | Масло ПОД | NACE + CO2 | NACE + H2S | Пластовая вода | Нефте- сборный коллектор | |
1.1 | 10 | 10 | 10 | 1 | 89 | 91 | 90 | 91 | |
1.2 | 20 | 10 | 10 | 1 | 92 | 93 | 90 | 91 | |
1.3 | 30 | 10 | 10 | 1 | 92 | 93 | 91 | 92 | |
2.1 | 10 | 10 | 10 | 2 | О | 90 | 91 | 89 | 90 |
2.2 | ?0 | 10 | 10 | 2 | 90 | 92 | 91 | 90 | |
2.3 | 30 | 10 | 10 | 2 | С | 91 | 93 | 92 | 91 |
3.1 | 10 | 10 | 10 | 4 | 89 | 90 | 91 | 90 | |
3.2 | 20 | 10 | 10 | 4 | Т | 90 | 92 | 91 | 91 |
3.3 | 30 | 10 | 10 | 4 | 93 | 93 | 93 | 92 | |
4.1 | 10 | 20 | 20 | 1 | А | 94 | 92 | 95 | 94 |
4.2 | 20 | 20 | 20 | 1 | 96 | 94 | 97 | 96 | |
4.3 | 30 | 20 | 20 | 1 | Л | 98 | 96 | 98 | 96 |
5.1 | 10 | 30 | 10 | 1 | 96 | 94 | 94 | 95 | |
5.2 | 20 | 30 | 10 | 1 | Ь | 97 | 96 | 95 | 96 |
5.3 | 30 | 30 | 10 | 1 | 99 | 98 | 97 | 97 | |
6.1 | 10 | 40 | 10 | 1 | Н | 97 | 96 | 94 | 95 |
6.2 | 20 | 40 | 10 | 1 | 98 | 97 | 96 | 96 | |
6.3 | 30 | 40 | 10 | 1 | О | 99 | 98 | 98 | 98 |
7.1 | 10 | 10 | 40 | 1 | 89 | 90 | 90 | 89 | |
7.2 | 20 | 10 | 40 | 1 | Е | 90 | 91 | 91 | 91 |
7.3 | 30 | 10 | 40 | 1 | 90 | 91 | 93 | 92 | |
8 | 30 | - | 68 | 2 | - | 37 | 29 | 32 | 28 |
9 | 30 | 40 | 28 | 2 | - | 55 | 49 | 48 | 51 |
10 | 30 | - | 20 | 2 | 48 | 55 | 42 | 37 | 40 |
Таблица 2 | |||
№ п/п | Концентрация ингибитора мг/л | Количество клеток СВБ | |
Планктонная форма | Адгезионная форма | ||
Прототип | 100 | 101-102 | 105-106 |
Изобретение | 50 | Не обнаружено | 102-103 |
1. Ингибитор коррозии нефтепромыслового оборудования и нефтегазопроводов, включающий активную часть на основе карбоновых кислот, метанол, неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ), отличающийся тем, что он дополнительно содержит спиртовую фракцию производства капролактама (СФПК) и масло ПОД, активная часть получена синтезом высокомолекулярных и среднемолекулярных карбоновых кислот с триэтилентетраамином, а в качестве НПАВ он содержит смесь неонолов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
активная часть | 10,0-30,0 |
СФПК | 10,0-40,0 |
метанол | 10,0-40,0 |
смесь неонолов | 1,0-4,0 |
масло ПОД | остальное |
2. Ингибитор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алкилбензилдиметиламмоний хлорид в количестве до 15 мас.%.