Использование ингибиторов коррозии
В настоящее время ингибиторы коррозии используются в следующих отраслях: металлургии, медицине, химии, пищевой, нефтяной промышленностях и т.д. В нефтяной отрасли нашей страны широко применяются спец ингибиторы солеотложений, коррозии, парафиноотложений, гидратообразования для защиты нефтепромыслового оборудования. Первое применение ингибитора, направленного на защиту нефтепромыслового оборудования от кислотной коррозии, задокументировано в США в начале XIX века. Gypsy Oil Company, дочерняя компания Gulf Oil Company, использовала HCl для удаления известковых отложений в трубах и на оборудовании в скважинах Оклахомы. Рекомендации по обработке этих скважин были предоставлены доктором Блейном Весткоттом из Института Меллона по запросу Gypsy Oil. Его рекомендации включали использование реагента «Родин No2» (Rodine No2), ингибитора коррозии, используемого при кислотном травлении на сталелитейных заводах. Заявка на патент об использовании ингибитора коррозии как сопутствующего реагента при интенсификации притока не была подана. Повидимому, это было связано с тем, что ингибирование жидкости считалось уже известным методом защиты оборудования, применяемым в металлургической промышленности. Благодаря сложной работе доктора Сильвии Штоссер, первой женщиныисследователя из Dow Chemical Company, были сделаны новые шаги в области защиты внутри-скважинного оборудования от кислотной коррозии металла.
Штоссер присоединилась к Dow Chemical в 1929 году, и ее первый крупный успех пришел через несколько лет в результате совместных работ с Джоном Гребом, директором физической лаборатории, по разработке ингибитора коррозии в качестве сопутствующего реагента при соляно-кислотной обработке нефтяных скважин. С возрастающим спросом на применение кислотных обработок появилась необходимость внедрения новых и более эффективных ингибиторов. Первоначально в качестве ингибиторов коррозии использовались соли мышьяка и меди. Штоссер направила вектор своих исследований на изучение органических соединений, чтобы разработать вещество, которое будет образовывать органическую пленку на поверхности металлической трубы, тем самым защищая ее от контакта с агрессивной кислотой. 11 февраля 1932 года нефтяная компания Pure Oil совместно с компанией Dow Chemical провела кислотную обработку скважины соляной кислотой с применением ингибитора коррозии на скважине No6, кустовая площадка 13, город Чиппева, округ Изабелла, штат Мичиган. К соляной кислоте объёмом 500 галлонов (1892,7 л) было добавлено 2 галлона (7,6 л) ингибитора мышьяковой кислоты по предложению Джона Греба, главы лаборатории физических исследований Dow Chemical, для уменьшения коррозии труб. На скважине, которая до обработки не давала продукцию, впоследствии добывалось до 16 баррелей (2544 л) нефти в сутки. Обе компании смогли продолжить сотрудничество и провести обработку на большем количестве нефтяных скважин, теперь с более эффективным ингибитором коррозии, разработанным Штоссер. В результате этих впечатляющих успехов использования ингибитора коррозии, интерес к этому направлению резко возрос и быстро распространился. Стоит отметить, что ингибитор коррозии применялся с соляной кислотой только на карбонатных пластах до 1960-х годов, исходя из реакционной способности карбонатных коллекторов и соляной кислоты [1]. Современные ингибиторы коррозии для нефтегазодобывающей промышленности представляют собой раствор одного или нескольких органических соединений, обладающих высокими ингибирующими свойствами (так называемые активные основы), в углеводородном или водно-спиртовом растворителе. В качестве активных основ используют имидазолины, первичные амины, диамины, амидоамины, димеризованные амидоамины, четвертичные аммониевые основания, оксиэтилированные первичные амины, алкилпиридины, жирные кислоты, фосфатированные сложные эфиры этилового спирта и др. Активной основы в товарных формах ингибиторов коррозии может быть до 60% масс. (обычно 10–30% масс.). Кроме активной основы и растворителя, ингибиторы могут содержать различные добавки, обеспечивающие доведение физико-химических свойств продукта до заданных значений. Добавками регулируют pH, плотность, вязкость, диспергируемость в воду и др.
Ингибиторами под видом солеотложений называются химические вещества и их смеси, которые при добавлении их к пересыщенным водным растворам минеральных солей в соответствующей концентрации предотвращают или значительно снижают выделение из растворов осадков малорастворимых солей. Первые упоминания об использовании ингибиторов солеотложений для защиты ВСО датированы 1960-ми годами ХХ века. В конце 1960-х годов Монсанто и Файзер разработали первые органические ингибиторы солеотложений. Первоначально эти разработки были ограничены несколькими органическими фосфонатами и полиакриловой кислотой.
Современные виды ингибиторов солеотложений включают в себя множество различных фосфонатов и полимеров, которые используются по отдельности или в комбинации [2]. С 1970 по середину 1980-х годов единственным широкодоступным на рынке ингибитором солеотложений был гексаметафосфат натрия (Na6P6O18). Данный реагент в основном использовался для борьбы с сульфатными отложениями, к недостаткам Na6P6O18 относили недостаточную эффективность против отложений карбоната кальция. Его растворы были нестабильны, в конечном итоге восстанавливались до ортофосфата. Ортофосфат не только не обладает свойствами ингибирования солеотложений, но также может осаждаться вместе с кальцием с образованием нерастворимого осадка – фосфата кальция.
Ингибиторы - парафиноотложений это спец химические вещества и их смеси, которые при добавлении к нефти в соответствующей концентрации влияют на процесс кристаллизации парафинов таким образом, что либо понижается температура текучести нефти, либо снижается низкотемпературная вязкость нефти, связанная с кристаллизацией парафинов, либо снижается количество парафинов, выпадающих в осадок (и образующих АСПО). Современные ингибиторы 2021 года – это высокомолекулярные полимеры: полиэтилены (с молекулярным весом более 6000), полиолефины, полиакрилаты, полиметакрилаты, сополимеры этилена и полярных мономеров – полиэтиленвинилацетат (концентрация винилацетата от 20 до 80% масс.), полиоктадецилакрилат, полимеры на основе эфиров полисахаридов и жирных кислот и др. Одним из перспективных ингибитором парафиноотложений, которые обладающим менее выраженным, по сравнению с другими ингибиторами, специфическим действием, считается полиэтиленвинилацетат с концентрацией винилацетата от 30 до 38% масс. и молекулярным весом около 35000. В качестве ингибитора гидратообразования наиболее широкое распространение сегодня получило применение метанола. Метанол – распространённый антигидратный реагент, используемый как для предупреждения гидратообразования, так и для ликвидации возникающих по каким-либо причинам гидратных отложений (несплошных гидратных пробок). Применение методов предупреждения любых осложнений в скважине является наиболее рациональным решением, так как ликвидация последствий, связанная с их появлением, влечет за собой значительные технологические и экономические потери.
