用于各种酸的新型腐蚀抑制剂制造技术

一种液体腐蚀抑制剂组合物，其与用于井下石油工业活动的铬友好型改性酸组合物一起使用，所述腐蚀抑制剂组合物包括：硫脲衍生物；第一类型的两性表面活性剂，选自：磺基甜菜碱表面活性剂，甜菜碱表面活性剂及其组合；第二种两性表面活性剂；以及溶剂。以及溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于各种酸的新型腐蚀抑制剂


[0001]本专利技术涉及一种与酸一起使用的新型腐蚀抑制剂组合物，用于在石油和天然气工业或其他工业应用中进行各种作业，更具体地涉及与磷酸组合物一起使用的腐蚀抑制剂组合物，其中存在酸性敏感组分。

技术介绍

[0002]进行酸垢处理的目的是打开孔清洁井下泵、辅助设备和管道以刺激碳氢化合物的流动。通常，由于与铬或镀铬转子或其他对酸敏感的井下设备不兼容，需要维修设备将所有井下设备从井中拉出，然后再进行酸处理。拥有一种产品能用于高温且长期留在井下的设备进行除垢，是非常有利的，可免除井的昂贵修整的需求。
[0003]在石油和天然气工业使用盐酸的一些应用中面临的这些主要挑战包括：酸与各种类型的金属之间极高的腐蚀(通过添加通常本身对人类、环境和设备有毒害的“成膜”型腐蚀抑制剂来抵消钢铁暴露)反应可能相差很大，但是某些金属(例如铝，镁和铬或镀铬)或高铬含量组分(例如双相或超双相合金)非常容易受到主要点蚀和金属损耗效应从而导致立即损坏。因为镀铬转子和井下泵组件在工业中很常见，一种产品具有侵蚀钙基垢，但不影响较高温度下长期使用的铬，因此具有很高的优势。盐酸还会产生有毒的氯化氢气体(可能致命并腐蚀皮肤，眼睛和金属；含量超过50ppm(百万分之一)时，可能立即危害生命和健康(IDHL)；含量1300-2000ppm时在2-3分钟内会发生死亡。为克服HCl的某些缺点，可以使用改性酸诸如盐酸-尿素(HCl-urea)，但是仍然需要使用腐蚀抑制剂，并且它们不适用于长期高温暴露对于行业中常见的镀铬部件(例如转子和相关部件)，实际上，在高温下暴露时间超过30分钟会导致点蚀和局部腐蚀。
[0004]如果非有意或意外释放到地表或井下含水层或其他水源中，强无机酸(例如盐酸)的内在环境影响(有机不育、野生生物中毒等)具有破坏性。意外的表层释放也会导致释放出氯化氢气体云，从而可能危及人类和动物的健康。当发生罐分裂或泄漏或公路或铁路运输事件时，这在大型存储站点中很常见。通常，如果靠近公众，则事故后需要撤离大片区域。由于其酸性性质，氯化氢气体或烟雾也具有腐蚀性，特别是在湿气存在的情况下。
[0005]酸及其添加剂的各种混合物无法生物降解，如发生意外释放，自然会给操作人员带来昂贵的清理和修复费用。此外，盐酸产生的有毒烟雾或蒸气对人/动物有害，并且具有高度腐蚀性和/或潜在爆炸性。同样，处理此类腐蚀性/危险产品的人员所面临的暴露危险也限制了其使用/实施。
[0006]另一个问题是，由于酸的高腐蚀性导致存储容器故障和/或部署设备故障，例如，由于高腐蚀速率(点蚀，裂纹，针孔和重大故障)导致的连续油管或铁处理故障，在现场可能会发生暴露事故。其他问题还包括：特别是由于腐蚀而导致的镀铬的井下设备故障，导致操作员必须执行维修并更换井下泵、钻井马达、油管、电缆、封隔器等；无机酸和有机酸的强度或质量不一致；基于工业产出水平的潜在供应问题；表面泵设备上的腐蚀程度很高，从而给运营商和服务公司带来了昂贵的维修和保养费用，尤其是镀铬柱塞杆和其他流体端部镀铬
零件的维修和保养费用高昂；专门用于泵送酸的专用设备的需求大大增加了运营商和服务公司的资本支出；以及无法在本地或接近最终使用场所采购成品；运输和现场存储困难。
[0007]一种需要最少添加剂，且与铬和镀铬友好、可以长期稳定使用而无需担心对酸敏感部件的腐蚀或点蚀的替代品是非常有利的。
[0008]石油和天然气工业中发现的大多数弹性体，例如防喷器(BOP)/井下工具/包装机/潜水泵/密封件/泥浆马达/定子等，盐酸对这些弹性体也非常有害，会导致膨胀和脆性。在回流过程中处理废酸也非常昂贵，因为这些酸通常仍处于低pH值且有毒、沉淀金属和溶解矿物质。在许多情况下，成千上万加仑的回流液需要流到储罐中，然后输送到处置井或在昂贵的回收过程中进行处理。具有与这些普通组分兼容、对废水具有有利性能、更健康，安全和环保的酸混合和腐蚀抑制剂组合物是有利的。
[0009]业界一直在努力保持酸的有效性的同时，消除或甚至简单地减少酸的负面影响，特别是在铬、镀铬和其他酸敏感表面或部件上负面影响。随着公众对使用更清洁/更安全/更绿色产品的需求的增加，公司企业正在寻找能够执行所需功能而又不具有使用常规无机酸带来的大多数缺点的替代产品。
[0010]盐酸对金属特别是铬和高铬合金具有极强的腐蚀性。磷酸对于去除铁锈和碳酸盐基的水垢非常有效，但与铬和钢接触时，如果不添加有效的腐蚀抑制剂，磷酸也是一种负面影响铬和钢的完整性的酸。
[0011]纯磷酸为白色固体。它在超过42℃的温度下熔化，变成粘稠而无色的粘稠无色液体。最常见的市售磷酸形式是浓度为75％-85％的水溶液。这些溶液无色，无味，粘稠/糖浆状且不挥发。磷酸的已知常见工业用途包括除锈，其中氧化铁(III)被转化为磷酸铁(FePO4)。然后可以手动除去该磷酸铁。
[0012]类似地，磷酸盐是由通过用NaOH或KOH中和亚磷酸或磷酸形成的盐组成。正磷酸盐是磷酸(H3PO4)盐，其中1、2或3个氢离子被中和。用NaOH中和产生三种正磷酸钠：(a)磷酸二氢钠(MSP)，(b)磷酸二钠(DSP)或(c)磷酸三钠(TSP)。他们的溶液是pH范围为4.6～12的缓冲液。TSP是一种出色的除油剂。都会沉淀出硬离子，例如钙。聚磷酸盐是由各种正磷酸盐通过加热脱水制得的聚合物。焦磷酸钠(SAPP)是一种粘土抗絮凝剂，用于水泥的污染处理。对于粘土抗絮凝，尽管文献中已记录了几种可在高达280
°
F[138℃]的温度下水解的多磷酸盐(请参阅参考资料)，但多磷酸盐受其水解回正磷酸盐的温度的限制。
[0013]类似地，多磷酸盐(也称为焦磷酸盐)是由各种正磷酸盐通过加热脱水制得的聚合物。正磷酸盐是磷酸(H3PO4)盐，其中1、2或3个氢离子被中和。焦磷酸钠(SAPP)是一种粘土抗絮凝剂，用于水泥的污染处理。
[0014]WO 2006113735 A2教导了适用于清洁金属部件的水酸性清洗组合物，其由磷酸脲、表面活性剂、腐蚀抑制剂和水组成。腐蚀抑制剂可以是磷化化合物，例如磷酸铁，磷酸锌，磷酸锰等。
[0015]US 20060079424 A1教导了一种组合物用于清除不锈钢和其他金属的氧化物变色、生锈和与高温相关的水垢。该组合物包括一种由尿素与酸和胶凝剂的混合物产生的硝酸盐(nitrogen acid salt)。用于该组合物中的优选硝酸盐是盐酸脲(urea hydrochloride)，其是缓冲酸清洁剂。合成蒙脱石粘土是优选的触变胶凝剂。这两种成分都是无害的，不会产生任何有毒或腐蚀性的烟雾。该专利技术还包括制备组合物的方法。
[0016]US 20040048769 A1教导了一种清洁制剂，其包含清洁剂、粒状粘土材料和水性载体。所述制剂的pH值小于4.0，其特征是：在25℃时粘度至少降低90％，剪切速率可高达0.10s-1
。该清洁制剂是触变性的，并具有极佳的酸稳定性、温度稳定性、电解质稳定性和紫外线辐射稳定性等的组合。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种液体腐蚀抑制剂组合物，与用于井下石油工业活动的铬友好型改性酸组合物一起使用，所述腐蚀抑制剂组合物包括：硫脲衍生物；第一类型的两性表面活性剂，选自：磺基甜菜碱表面活性剂，甜菜碱表面活性剂及其组合；第二种两性表面活性剂；以及溶剂。2.如权利要求1所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述硫脲衍生物是1,3-二乙基-2-硫脲。3.如权利要求1或2所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述磺基甜菜碱表面活性剂和甜菜碱表面活性剂选自：酰胺基甜菜碱表面活性剂，酰胺基磺基甜菜碱表面活性剂及其组合。4.如权利要求3所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述酰胺基甜菜碱表面活性剂是包含C8～C16的疏水尾的酰胺基甜菜碱。5.如权利要求4所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述包含C8～C16的疏水尾的酰胺基甜菜碱是椰油酰胺基丙基甜菜碱。6.如权利要求1-5任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述第二类型的两性表面活性剂是N-(2-羧乙基)-N-十二烷基-β-丙氨酸钠盐(1:1)。7.如权利要求1-6任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述溶剂是一种醇，选自水、甲醇、乙醇和异丙醇及其组合。8.如权利要求7所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，所述溶剂是选自下组的组合：异丙醇-水，异丙醇-甲醇，甲醇-乙醇，乙醇-水和甲醇-水。9.如权利要求1-8任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，硫脲衍生物的浓度范围为组合物重量的10％-90％。10.如权利要求1-9任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，硫脲衍生物的浓度范围为组合物重量的15％-50％。11.如权利要求1-9任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，硫脲衍生物的浓度范围为组合物重量的20％-40％。12.如权利要求1-9任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，硫脲衍生物的浓度为组合物重量的大约30％。13.如权利要求1-12任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，甜菜碱表面活性剂的浓度范围为组合物重量的5％-90％。14.如权利要求1-12任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，甜菜碱表面活性剂的浓度为组合物重量的5％-30％。15.如权利要求1-14任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，第二表面活性剂的浓度范围为组合物重量的5％-90％。16.如权利要求1-14任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，第二表面活性剂的浓度范围为组合物重量的5％-30％。17.如权利要求1-16任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，溶剂的浓度范围为组合物重量的10-90％。
18.如权利要求1-16任一项所述的腐蚀抑制剂组合物，其中，溶剂的浓度范围为组合物重量的20％-80％。19.如权利要求1-16任一项所述的腐蚀抑制剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱珀迪，马库斯维森贝格，
申请(专利权)人：液体能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：