Ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания

Изобретение относится к области защиты металлов от сероводородной коррозии и наводороживания в нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для защиты стального оборудования и трубопроводов в средах с высоким содержанием сероводорода. Ингибитор содержит азотсодержащую активную основу в виде смеси третичного амина с со смесью моноалкилфосфата и диалкилфосфата, деэмульгатор в виде смеси полиэтиленгликолей и полипропиленгликолей, пеногаситель на основе органомодифицированных силиконов и органических компонентов, а также растворитель в виде изобутанола. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает повышение эффективности защитного действия ингибитора коррозии от общей коррозии и наводороживания в сероводородсодержащих средах при повышенных температурах, улучшение эксплуатационных свойств - обеспечение низких пенообразующих свойств в водных растворах этаноламинов и быстрый распад эмульсии углеводород-минерализованная вода. 7 табл.

 

Изобретение относится к области защиты металлов от сероводородной коррозии и наводороживания в нефтяной и газовой промышленности.

Известны ингибиторы сероводородной коррозии и наводороживания на основе азотсодержащих органических соединений - алифатические амины, амидоамины, имидазолины и др. (Ингибиторы коррозии: В 2-х томах. Том 2. Диагностика и защита от коррозии под напряжением нефтегазопромыслового оборудования / Н.А. Гафаров, В.М. Кушнаренко, Д.Е. Бугай и др.; под ред. Д.Е. Рахманкулова. - М.: Химия, 2002 - 367 с.). Недостатком большинства таких ингибиторов является снижение защитного действия при увеличении температуры агрессивной среды (Ингибирование сероводородной и углекислотной коррозии металлов. Универсализм ингибиторов. Монография. / В.И. Вигдорович, Л.Е. Цыганкова - М.: Издательство КАРТЭК, 2011. - 244 с.). При добыче газа в скважинах температуры могут достигать 110°C. Используемый на Астраханском газоконденсатном месторождении (ГКМ) ингибитор коррозии Додиген 4482-1 в этих условиях не обеспечивает необходимую защиту (А.Ф. Светличкин, А.Г. Филиппов, И.Г. Поляков и др. Состояние противокоррозионной защиты в системе «скважина-шлейф». Разведка и освоение нефтяных и газоконденсатных месторождений. Научные труды АстраханьНИПИгаза / Сост. - коллектив авторов / - Астрахань: ИПЦ «Факел» ООО «Астраханьгазпром», 2005. - стр. 169-174).

Критерием применения ингибиторов для условий добычи сероводородсодержащих природных газов является эффективность защиты от общей коррозии не менее 85%, от охрупчивания не менее 70%. Ингибиторы коррозии для условий, аналогичных условиям Астраханского ГКМ, должны обладать комплексом технологических свойств, обеспечивающих возможность их применения. Ингибиторы должны обладать низкими пенообразующими свойствами по отношению к водным растворам этаноламинов, не способствовать образованию устойчивых эмульсий в системе углеводородный конденсат/пластовая вода. Увеличение пены этаноламиновых растворов не должна быть выше 25 мм, время разделения эмульсий углеводородный конденсат/пластовая вода не выше 5 мин.

Известны ингибиторы сероводородной коррозии и наводороживания на основе азотсодержащих соединений, в том числе соединений, полученных взаимодействием аминов и карбоновых кислот (Патент RU 2135483, МПК C23F 11/14, 2008 г.), ингибиторы, содержащие в своем составе третичные амины (Патент RU 2064021, МПК C23F 11/14, 1996 г.). При повышенных температурах (выше 60°C) эффективность этих ингибиторов снижается. Кроме того ингибиторы по этим патентам содержат соединения, вызывающие вспенивание водных растворов этаноламинов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является состав ингибитора для защиты оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах, в условиях подверженности наводородоживанию, углекислотной и сероводородной коррозии, содержащий продукт взаимодействия карбоновых кислот, полиэтиленполиамина, деэмульгатор и растворитель (Патент РФ №2421549, МПК C23F 11/04, 2009 г.). Недостатком этого ингибитора коррозии является его низкая эффективность при повышенных температурах, что не позволяет его использовать при защите скважинного оборудования (см. Таблица 1. Влияние температуры на защитное действие ингибитора коррозии (прототип)).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание ингибитора коррозии и наводороживания с улучшенными защитными характеристиками при повышенных температурах, обладающего высокими технологическими свойствами.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение эффективности защитного действия ингибитора коррозии от общей коррозии (не менее 85%) и наводороживания (не менее 70%) в сероводородсодержащих средах при повышенных температурах (до 100°C), улучшение эксплуатационных свойств, а именно обеспечение низких пенообразующих свойств в водных растворах этаноламинов (увеличение пены не более 25 мм), быстрый распад эмульсии углеводород (нефть, газовый конденсат) - минерализованная вода (время расслоения эмульсии не более 5 мин).

Данный технический результат достигается за счет того, что ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания, содержащий азотсодержащую активную основу, деэмульгатор и растворитель, дополнительно содержит пеногаситель на основе органомодифицированных силиконов и органических компонентов, при этом в качестве азотсодержащей активной основы он содержит смесь третичного амина, имеющего формулу:

где R= октил, додецил, гексадецил,

со смесью моноалкилфосфата и диалкилфосфата, имеющих формулы:

где R= октил, додецил, гексадецил,

в качестве деэмульгатора - смесь полиэтиленгликолей и полипропиленгликолей, а в качестве растворителя - изобутанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

азотсодержащая активная основа:
третичный амин	20÷40
смесь моноалкилфосфата и диалкилфосфата	0,5÷20
пеногаситель	0,2-0,4
деэмульгатор	0,4-0,6
растворитель	до 100

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примерами защитного действия заявленного состава ингибитора коррозии (см. Таблицы 2-4) и технологических характеристик (см. Таблицы 5-7).

В качестве компонентов ингибитора коррозии использовали промышленно выпускаемую продукцию:

- третичный амин по ТУ 2439-039-00203795-2010,

- алкилфосфат по ТУ 0257-008-35475596-2011,

- пеногаситель по ТУ 2257-040-40245042-2002,

- деэмульгатор по ТУ 2458-05765670-2008,

- спиртовый растворитель по ГОСТ 9536.

Ингибитор получали простым смешением компонентов в заданной пропорции.

Защитная эффективность ингибиторов коррозии оценивалась гравиметрическим методом в автоклавах по ГОСТ 9.506-87 (СТ СЭВ 5733-86) «Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах. Методы определения защитной способности»; парциальное давление сероводорода до 2.0 МПа, диоксида углерода - 1.2 МПа, раствор NACE (Вода +5% NaCl+250 мг/дм³ СН₃СООН), температура испытаний - 80°C.

Эксплуатационные характеристики оценивались по следующей методике.

Пенные характеристики оценивали в 25% водном растворе диэтаноламина, время распада эмульсии углеводородный конденсат/пластовая вода (среды Астраханского газоконденсатного месторождения) - в соответствии с «Методическими указаниями по испытанию ингибиторов коррозии для газовой промышленности». РАО «Газпром», ВНИИГАЗ, (второе издание), М., 1996. Степень защиты от охрупчивания металла оценивали по ГОСТ 1579-93 (ИСО 7801-84) «Проволока. Метод испытания на перегиб».

В таблицах 2-4 приведены результаты оценки защитного действия от общей коррозии и наводороживания при различном соотношении амин/алкилфосфат и различном соотношении пеногасителя, деэмульгатора и растворителя. В таблице 2 представлены составы предлагаемого ингибитора коррозии с содержанием пеногасителя 0,2 масс.%, деэмульгатора 0,4 масс.%. В таблице 3 представлены составы предлагаемого ингибитора коррозии с содержанием пеногасителя 0,3 масс.%, деэмульгатора 0,6 масс.%. В таблице 4 представлены составы предлагаемого ингибитора коррозии с содержанием пеногасителя 0,4 масс.%, деэмульгатора 0,5 масс.%.

В таблицах 5-7 приведены результаты оценки технологических параметров при различном соотношении амин/алкилфосфат и различном соотношении пеногасителя, деэмульгатора и растворителя.

Из приведенных данных видно, что изменение состава от заявленного приводит к нарушению заданных параметров как по защитному действию, так и по температуре застывания, высоте пены, времени разрушения эмульсии углеводород/вода.

При содержании азотсодержащей активной основы в предлагаемом составе ингибитора коррозии ниже заявленного значения не обеспечивается защитная эффективность от общей коррозии выше 85% и от охрупчивания выше 70% для стального оборудования и трубопроводов в средах с высоким содержанием сероводорода.

По условиям применения предлагаемого ингибитора коррозии его температура застывания должна быть не выше минус 35°C.

При содержании азотсодержащей активной основы в предлагаемом составе ингибитора коррозии выше заявленного значения температура застывания становиться выше минус 35°C.

Таким образом, использование данного изобретения обеспечивает повышение эффективности защитного действия ингибитора коррозии от общей коррозии и наводороживания в сероводородсодержащих средах при повышенных температурах, а также улучшение эксплуатационных свойств.

Ингибитор сероводородной коррозии и наводороживания, содержащий азотсодержащую активную основу, деэмульгатор и растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пеногаситель на основе органомодифицированных силиконов и органических компонентов, при этом в качестве азотсодержащей активной основы он содержит смесь третичного амина, имеющего формулу:

где R - октил, додецил, гексадецил,
со смесью моноалкилфосфата и диалкилфосфата, имеющих формулы:

где R - октил, додецил, гексадецил,
в качестве деэмульгатора - смесь полиэтиленгликолей и полипропиленгликолей, а в качестве растворителя - изобутанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

азотсодержащая активная основа:
третичный амин	20÷40
смесь моноалкилфосфата и диалкилфосфата	0,5÷20
пеногаситель	0,2-0,4
деэмульгатор	0,4-0,6
растворитель	до 100