Способ получения ингибитора коррозии сталей в соляно-кислых средах и ингибитор коррозии сталей в соляно-кислых средах

Изобретение направлено на расширение арсенала эффективных и технологичных средств для борьбы с коррозией скважинного оборудования при солянокислотных обработках призабойных зон скважин. Способ включает реакцию конденсации масла ПОД с формальдегидом при следующем соотношении компонентов, мас.%: масло ПОД 30,0-50,0, формальдегид остальное, аминирование полученного продукта реакции путем барботажа реакционной массы газообразным аммиаком до достижения аминного числа не менее 40 мг КОН/г и смешивание полученного аминированного продукта с органическим растворителем, выбранным из ряда: метанол, этанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла при следующем соотношении компонентов, мас.%: аминированный продукт реакции 50,0-95,0, органический растворитель остальное. Ингибитор включает, мас.%: аминированный продукт реакции конденсации масла ПОД с формальдегидом 50,0-95,0 и органический растворитель, выбранный из ряда: метанол, этанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла остальное, и полученный способом, приведенным выше. Ингибитор обладает хорошей растворимостью в широком диапазоне растворов кислот и имеет низкую температуру застывания -50°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в кислотах с помощью ингибиторов и может быть использовано, в частности, в нефтегазодобывающей отрасли при солянокислотных обработках призабойных зон эксплутационных и нагнетательных скважин.

Известен ингибитор коррозии металлов в соляной и серной кислотах, в состав которого входят продукт конденсации амина с альдегидом, а также уротропин (патент РФ №2247795, МПК C23F 11/04). Наличие уротропина с очень высокой концентрацией (24,1-39,3 мас.%), который в кислых растворах гидролизуется с образованием формальдегида и аммиака, приводит к нестабильности содержания формальдегида в этом ингибиторе.

Известен также применяемый для ингибирования соляной кислоты ингибитор кислотной коррозии В-2 (ТУ 6-01-147-67), представляющий собой продукт конденсации кубовых остатков бензилхлорида с аммиаком и формальдегидом. К недостаткам данного ингибитора следует отнести невысокую эффективность ингибирования соляной кислоты, обусловленную наличием в его составе низкоэффективных смолообразных компонентов указанного кубового остатка, а также повышенную токсичность.

Известен способ получения ингибитора коррозии стали в солянокислых средах, предназначенный для использования в нефте- и газодобыче при солянокислотных обработках карбонатных пород (патент РФ №2023755, МПК C23F 11/04). Данный способ предусматривает смешение кубовых остатков моноэтаноламиновой очистки газов от кислых примесей и масла ПОД. Указанные кубовые остатки являются отходами нефтехимического производства с нестабильным составом, что ведет к нестабильности действия ингибитора в кислотных растворах.

Наиболее близкими по совокупности существенных признаков к предлагаемым изобретениям являются способ получения ингибитора кислотной коррозии металлов и полученный этим способом ингибитор кислотной коррозии металлов ТОЛИНГ (заявка на патент РФ №2003111045, МПК C23F 11/04), содержащий продукт реакции масла ПОД с формальдегидом, аминированный газообразным аммиаком до достижения амминного числа 25-60 мг КОН/г. К недостаткам указанных прототипов следует отнести ограниченную растворимость получаемого ингибитора в водных растворах кислот, что снижает его защитные свойства и затрудняет использование в нефтегазодобывающей отрасли.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала эффективных и технологичных средств для борьбы с коррозией скважинного оборудования при солянокислотных обработках призабойных зон скважин.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый способ получения ингибитора коррозии в солянокислых средах включает реакцию конденсации масла ПОД с формальдегидом при следующем соотношении компонентов, мас.%: масло ПОД 30,0-50,0, формальдегид остальное, аминирование полученного продукта реакции путем барботажа реакционной массы газообразным аммиаком до достижения аминного числа не менее 40 мг КОН/г и смешивание полученного аминированного продукта с органическим растворителем, выбранным из ряда: метанол, этанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла, при следующем соотношении компонентов, мас.%: аминированный продукт реакции 50,0-95,0, органический растворитель остальное. Кроме того, поставленная задача решается также за счет того, что предложенный ингибитор коррозии сталей в солянокислых средах включает аминированный продукт реакции конденсации масла ПОД с формальдегидом 50,0-95,0 мас.% и органический растворитель, выбранный из ряда: метанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла остальное, и получен вышеуказанным предлагаемым способом.

Технический результат, обеспечиваемый этой группой изобретений, заключается в том, что получаемый ингибитор не только обладает хорошей растворимостью в широком диапазоне растворов кислот, но при этом имеет и достаточно низкую температуру застывания, составляющую -50°С (температура застывания ингибитора ТОЛИНГ составляет -10°С). В целом это намного улучшает технологические свойства ингибитора и позволяет использовать его в процессе солянокислотных обработок скважин.

Процесс получения предложенного ингибитора включает несколько стадий. На первой стадии известным образом осуществляют процесс конденсации масла ПОД с формальдегидом. Масло ПОД является кислородсодержащим отходом производства капролактама и представляет собой остаток ректификации продуктов окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола (ТУ 113-03-476-86, ТУ 2433-016-00205311-99). При этом уменьшение содержания масла ПОД (менее 30,0 мас.%) приводит к снижению эффективности полученного ингибитора, а увеличение содержания масла ПОД свыше 50,0 мас.% значительно увеличивает вязкость продукта. Второй стадией процесса является аминирование продукта реакции, осуществляемое путем барботажа реакционной массы газообразным аммиаком до достижения продуктом величины аминного числа не менее 40 мг КОН/г, что позволяет в дальнейшем обеспечить необходимую эффективность ингибитора. На заключительной стадии производят смешивание полученного аминированного продукта с органическим растворителем. В качестве органического растворителя могут быть использованы, например, метанол, этанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла и другие спирты, хорошо смешивающиеся с водой. При этом уменьшение содержания указанного аминированного продукта ниже 50,0 мас.% приводит к снижению защитных свойство ингибитора, а уменьшение содержания органического растворителя ниже 5,0 мас.% значительно увеличивает вязкость конечного продукта и ухудшает его технологические свойства.

Испытания защитных свойств предложенного ингибитора проводились в соответствии с ГОСТ 9.506 «Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах» гравиметрическим методом на металлических пластинах из Ст.3 в течение 5 часов при комнатной температуре при концентрациях HCl в растворе пластовой воды 8% и 15%, применяемых при солянокислотных обработках скважин. Концентрация ингибитора составляла 0,5%. В табл.1 представлены результаты испытаний ингибитора, в состав которого в качестве органического растворителя входил этанол. При этом реакция конденсации масла ПОД с формальдегидом происходила при 30 мас.% масла ПОД (варианты 1-6), 40 мас.% масла ПОД (варианты 7-12) и 50 мас.% масла ПОД (варианты 13-18). В табл.2 представлены результаты испытаний вариантов ингибитора, где в качестве органического растворителя использовались метанол, ацетон, сивушные масла. Содержание масла ПОД в его реакции с формальдегидом составляло здесь 50,0 мас.%.

Проведенные испытания подтвердили высокую эффективность получаемого ингибитора в солянокислых средах и его хорошие технологические свойства. Для получения ингибитора используются доступные и дешевые ингредиенты, что обеспечивает возможность его широкого применения в нефтегазодобывающей отрасли при соляно-кислотных обработках призабойных зон эксплуатационных и нагнетательных скважин.

Таблица 1
№ п/п	Содержание компонентов, мас.%	Эффективность ингибирования, %
Аминированный продукт (аминное число = 40 мг КОН/г)	Этанол	8% HCl	15% HCl
1	50,0	50,0	92,7	90,4
2	60,0	40,0	93,1	91,3
3	70,0	30,0	94,7	92,8
4	80,0	20,0	96,2	93,2
5	90,0	10,0	97,3	94,6
6	95,0	5,0	98,2	95,0
7	50,0	50,0	93,8	91,0
8	60,0	40,0	94,6	91,6
9	70,0	30,0	95,2	93,7
10	80,0	20,0	96,8	94,0
11	90,0	10,0	98,3	95,2
12	95,0	5,0	98,9	96,1
13	50,0	50,0	95,1	93,3
14	60,0	40,0	96,2	94,0
15	70,0	30,0	97,6	94,9
16	80,0	20,0	98,4	95,6
17	90,0	10,0	99,0	96,8
18	95,0	5,0	99,5	97,3

Таблица 2
№ п/п	Содержание компонентов, мас.%	Эффективность ингибирования, %
	Аминированный продукт (аминное число = 40 мг КОН/г)	Органический растворитель	8% HCl	15% HCl
Метанол	Ацетон	Сивушные масла
1	50,0	50,0	-	-	90,7	90,4
2	75,0	25,0	-	-	93,3	92,4
3	95,0	5,0	-	-	99,4	99,3
4	50,0	-	50,0	-	92,2	91,8
5	75,0	-	25,0	-	95,3	95,1
6	95,0	-	5,0	-	99,9	99,8
7	50,0	-	- -	50,0	90,1	90,0
8	75,0	-	-	25,0	92,8	92,1
9	95,0	-	-	5,0	99,7	99,6

1. Способ получения ингибитора коррозии сталей в соляно-кислых средах, включающий реакцию конденсации масла ПОД с формальдегидом при следующем соотношении компонентов, мас.%: масло ПОД 30,0-50,0, формальдегид - остальное, аминирование полученного продукта реакции путем барботажа реакционной массы газообразным аммиаком до достижения аминного числа не менее 40 мг КОН/г и смешивание полученного аминированного продукта с органическим растворителем, выбранным из ряда: метанол, этанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла при следующем соотношении компонентов, мас.%: аминированный продукт реакции 50,0-95,0, органический растворитель - остальное.

2. Ингибитор коррозии сталей в соляно-кислых средах, включающий, мас.%: аминированный продукт реакции конденсации масла ПОД с формальдегидом 50,0-95,0 и органический растворитель, выбранный из ряда: метанол, этанол, изопропилен, ацетон, сивушные масла - остальное, и полученный способом по п.1.