ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ И НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ
CORROSION INHIBITOR FOR OIL FIELD EQUIPMENT AND OIL AND GAS PIPELINES

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.
10
20
6
8
1-12
9-12
Заявляемый ингибитор готовят следующим образом. Активная часть ингибитора была получена путем конденсации ТЭТА с высокомолекулярными и среднемолекулярными карбоновыми кислотами. Смесь кислот С-С и С-С, 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 АФ и АФ (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.
2
2
2
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, HS=180 мг/л, CO=84 мг/л, pH=7,1) и среде нефтесборного коллектора (50% обводненности, HS=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 АФ<sub>1-12</sub> + АФ<sub>9-12</sub>
Масло ПОД
NACE + CO<sub>2</sub>
NACE + H<sub>2</sub>S
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
10<sup>1</sup>-10<sup>2</sup>
10<sup>5</sup>-10<sup>6</sup>
Изобретение
50
Не обнаружено
10<sup>2</sup>-10<sup>3</sup>