Способ получения ингибированной соляной кислоты

Изобретение относится к способам получения ингибированной соляной кислоты, применяемой в нефтедобыче, а именно к производству ингибированной соляной кислоты, используемой для обработки призабойных зон нефтяных и водонагнетательных скважин. Технический результат - получение более концентрированной ингибированной соляной кислоты с улучшенными ингибирующими свойствами. Способ получения ингибированной соляной кислоты включает ее разбавление до требуемой концентрации и введение расчетного количества ингибирующей смеси, включающей азотсодержащее соединение, представляющее собой первичные алифатические амины формулы NH₂R, где R-алкил с числом углеводородных атомов С₁₀-С₁₄, неионогенное поверхностно-активное вещество и формальдегидсодержащее соединение. Перед введением в соляную кислоту указанные компоненты смешивают между собой в следующем порядке: первоначально формальдегидсодержащее соединение смешивают с порцией соляной кислоты в массовом соотношении 15-20:1, затем последовательно вводят первичные алифатические амины, неионогенное поверхностно-активное вещество и дополнительно после загрузки всех компонентов вводят полиэтиленполиамины, взятые в массовом соотношении к первичным алифатическим аминам 1:2-5. Полученную смесь используют для ингибирования соляной кислоты с концентрацией 20-29% в массовом соотношении 0,005-0,01:1. 2 табл., 12 пр.

 

Изобретение относится к способам получения ингибированной соляной кислоты, применяемой в нефтедобыче, а именно к производству ингибированной соляной кислоты, используемой для обработки призабойных зон нефтяных и водонагнетательных скважин.

Использование неингибированной соляной кислоты в нефтедобыче приводит к коррозионному разрушению нефтепромыслового оборудования и транспортных средств, используемых для ее перевозки.

Известно применение полиэтиленполиамина (ПЭПА) в качестве ингибитора коррозии стали в 5-10 н. соляной кислоте (Брынза А.П., Герасютина Л.Н., Федаш В.П., Байбарова Е.Я. «Полиэтиленполиамин - ингибитор коррозии стали в соляной кислоте», «Защита металлов», 1983, т. 19, с. 961).

ПЭПА представляет собой смесь фракций полиаминов со средней молекулярной массой 150-170 а.е.м. Главными составными частями ПЭПА являются H₂N-(CH₂CH-NH)n-CH₂CHNH₂, где n=1-3

ПЭПА замедляет коррозию в соляной кислоте в широком диапазоне температур 20-90°С, однако защитный эффект его довольно низок, составляет от 61 до 95%.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента - первичных высших алифатических аминов формулы NH₂R, где R-углеводородный радикал, содержащий от 10 до 18 атомов углерода или изоалкиламинов, содержащих разветвленную структуру аминов фракции C₁₂-C₁₈ (RU 2159300, кл. C23F 11/04, опубл. 20.11.2000).

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, недостаточно кондиционная по однородности, что приводит к ее расслоению и снижению степени защиты от коррозии.

Известен способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление ее водой и ввод в нее азотсодержащего компонента - первичных алифатических аминов формулы NH₂R или смесь первичных и вторичных алифатических аминов формулы NHR₂, где R - алкил с числом углеводородных атомов С₈-С₂₀ или изоалкиламинов, содержащих разветвленную структуру аминов фракции С₁₂-С₁₈, а также ввод неионогенного поверхностно-активного вещества и формальдегидсодержащего соединения, взятого совместно с алифатическим спиртом при соотношении (3-15):1 (RU №2225898, кл. C23F 11/04, опубл. 20.03.2004 г).

Ингибированная соляная кислота, получаемая по известному способу, недостаточно стабильна, со временем происходит образование осадка и кристаллов, что приводит к снижению степени защиты от коррозии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий разбавление кислоты водой до концентрации 20-25% и ввод в нее ингибирующей смеси, полученной путем смешения водного раствора соляной кислоты (HCL) с азотсодержащим компонентом в соотношении моль/моль и последующим введением в полученную смесь неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ) и формальдегидсодержащего соединения (ФСС). В качестве азотсодержащего компонента используют первичные алифатические амины формулы NH₂R или смесь первичных и вторичных алифатических аминов формулы NHR₂, где R - алкил с числом углеводородных атомов С₈-С₂₀ или изоалкиламины, содержащие разветвленную структуру аминов фракции С₁₂-С₁₈. (RU 2206637, кл. C23F 11/04, опубл. 20.06.2003)

В указанном способе для получения 20-25% концентрации ингибированной соляной кислоты берут 27-28% абгазную или 33% техническую соляную кислоту, разбавляют пресной водой до получения значения плотности в разбавленной кислоте 1,11-1,12 г/дм³, затем вводят в нее амины, перемешивают, затем вводят НПАВ, ФСС или перед вводом амина в водный раствор HCL его предварительно смешивают с порцией разбавленной HCL в соотношении моль/моль, а затем в полученную смесь кислоты и амина вводят НПАВ и ФСС.

К недостаткам данного способа можно отнести недостаточную эффективность ингибирования, особенно в более концентрированной соляной кислоте.

Технической задачей предлагаемого способа является получение более концентрированной ингибированной соляной кислоты и повышение ее ингибирующих свойств.

Указанная задача решается тем, что в известном способе получения ингибированной соляной кислоты, включающем ее разбавление до требуемой концентрации и введение расчетного количества ингибирующей смеси, включающей азотсодержащее соединение, представляющее собой первичные алифатические амины формулы NH₂R, где R-алкил с числом углеводородных атомов С₈-С₂₀, неионогенное поверхностно-активное вещество и формальдегидсодержащее соединение, согласно предлагаемому изобретению, перед введением в соляную кислоту указанные компоненты смешивают между собой в следующем порядке: первоначально формальдегидсодержащее соединение смешивают с порцией соляной кислоты в массовом соотношении 15-20:1, затем последовательно вводят первичные алифатические амины, неионогенное поверхностно активное вещество и дополнительно после загрузки всех компонентов вводят полиэтиленполиамины (ПЭПА), взятые в массовом соотношении к первичному алифатическому амину 1:2-5.

Причем ингибирующую смесь вводят в соляную кислоту концентрации 20-29% в массовом соотношении 0,005-0,01:1.

В качестве неионогенного поверхностно-активного вещества могут быть использованы, например, Неонол АФ 9/12, Неонол АФ-6 или Оксанол КД-6. В качестве формальдегидсодержащего соединения могут быть использованы, например, формалин технический согласно ГОСТ 1625-89 или Параформ по ТУ 6-09-141-03-83. В качестве полиэтилен полиаминов (ПЭПА) в частности продукты по ТУ 2413-357-00203447-99 изм. 1, 2, ТУ 2413-214-00203312-2002 с изм. 1-5, представляющие смесь аминов различной молекулярной массы, преимущественно тетрадтиленпента- и триэтилентетраминов.

Далее приведены конкретные примеры осуществления способа.

Пример 1. (сравнительный) В реактор при включенной мешалке принимается 450 мл формалина и 25 мл 25%-ной соляной кислоты. Массу подогревают до 35°С и загружают 14 г аминов С₁₀-С₁₄ (смесь первичных аминов 86%, вторичных - 6%) После перемешивания и выдержки в течение 60 минут при температуре 45÷50°С. Далее в реактор загружается 86 г неонола АФ_9-12 и масса перемешивается в течение 60 минут. Из полученной массы отбирают пробу, добавляют к 25%-ной соляной кислоте в количестве 7 г/кг и после размешивания определяют скорость коррозии весовым методом.

Примеры 2-5. Процесс проводят аналогично примеру 1. Только после загрузки неонола АФ_9-12 добавляют расчетное количество ПЭПА.

Примеры 6, 7. Процесс проводят аналогично примерам 1-5, но в качестве ингибируемой кислоты используют 28,2%-ную соляную кислоту.

Примеры 8-12. Ингибирующую смесь, полученную по примеру 4 добавляют к 25%-ной соляной кислоте в различных количествах и после размешивания определяют скорость коррозии весовым методом.

Приготовленная заявленным способом ингибированная соляная кислота представляет собой однородную, прозрачную жидкость, стабильную при перевозке и хранении.

Результаты испытаний ингибированной соляной кислоты по приведенным примерам сведены в таблицу 1. Из представленных в таблице данных видно, что заявленный способ позволяет получить ингибированную соляную кислоту, соответствующую требованиям и нормам технических условий на нее.

Результаты испытаний ингибированной соляной кислоты по приведенным примерам 8-12 приведены в таблице 2

По известному способу скорость коррозии близка к требуемой норме, однако, при увеличении концентрации используемой соляной кислоты имеет место отклонение от нормы. Добавление ПЭПА к получаемому ингибитору в пределах заявленного-массового соотношения Амин С10-С14: ПЭПА = (2-5):1 позволяет улучшить показатель скорости коррозии и получать более концентрированную ингибированную соляную кислоту.

При этом очень важно соблюдать заявлены порядок смешения компонентов, т.к. его нарушения приводит к ухудшению качества продукта, а именно продукт получается в виде дисперсии.

Скорость коррозии стали в полученной ингибированной соляной кислоте определяли следующим образом:

В цилиндр прибора наливают 250 см³ ингибированной соляной кислоты и помещают стержень с тремя пластинами из стали марки Ст3 так, чтобы пластины были полностью погружены в раствор. Цилиндр с пластинами помещают в термостат или водяную баню с температурой (20±2)°С. Пластины предварительно измеряют, промывают водой, ацетоном, спиртом, сушат и взвешивают. Пластины через 30 ч вынимают из раствора, промывают обильным количеством воды. Далее пластины промывают ацетоном, спиртом и сушат в эксикаторе в течение 1 ч и взвешивают. Результаты взвешивания в граммах записывают с точностью до 0,0001 г.

Скорость коррозии (V) в г/м²ч вычисляют по формуле где m₁ - масса пластин до начала испытания, г; m₂ - масса пластин после испытания, г; S - площадь пластин, м²; i - время испытания, ч.

За результат испытания принимают средние арифметическое трех параллельных определений.

Способ получения ингибированной соляной кислоты, включающий ее разбавление до требуемой концентрации и введение расчетного количества ингибирующей смеси, включающей азотсодержащее соединение, представляющее собой первичные алифатические амины формулы NH₂R, где R-алкил с числом углеводородных атомов С₁₀-С₁₄, неионогенное поверхностно-активное вещество и формальдегидсодержащее соединение, отличающийся тем, что перед введением в соляную кислоту указанные компоненты смешивают между собой в следующем порядке: первоначально формальдегидсодержащее соединение смешивают с порцией соляной кислоты в массовом соотношении 15-20:1, затем последовательно вводят первичные алифатические амины, неионогенное поверхностно-активное вещество и дополнительно после загрузки всех компонентов вводят полиэтиленполиамины, взятые в массовом соотношении к первичным алифатическим аминам 1:2-5, полученную смесь используют для ингибирования соляной кислоты с концентрацией 20-29% в массовом соотношении 0,005-0,01:1.