适用高温、高Cl-工况下的缓蚀剂合成及评价*

为了满足我国西北油田高温、高矿化度的恶劣开采条件,本文合成了一种喹啉季铵盐缓蚀剂QA,利用红外光谱对合成的样品进行了分析,然后通过高温高压动态反应釜实验考察了缓蚀剂在高温和高Cl~-工况下的缓蚀效果,并利用分子动力学模拟实验研究了所合成缓蚀剂的缓蚀机理。研究表明:喹啉季铵盐QA在140℃、Cl~-浓度为30000 mg/L环境中对N80和P110钢的缓蚀效率在92%以上,是一种缓蚀效果良好的缓蚀剂。此外,分子动力学模拟实验结果表明,缓蚀剂QA能够取代金属表面的Cl~-,减少金属与Cl~-接触,延缓Cl~-在金属表面的腐蚀反应;同时缓蚀剂QA的存在使Cl~-在金属表面的吸附能降低,从而延缓了Cl~-对金属的腐蚀,起到缓蚀效果。图5表1参16     

环烷酸缓蚀剂的合成及其缓蚀评价

介绍了硫代磷酸酯高温缓蚀剂A及其胺中和改性产品B的制备和对环烷酸的缓蚀评价,利用扫描电镜对硫磷酸酯胺类衍生物缓蚀剂吸附膜进行了分析。实验结果表明:硫代磷酸酯及其衍生物有很好的抗环烷酸腐蚀的性能,其胺类衍生物对环烷酸有更好的缓蚀效果,低温下对碳钢几乎无腐蚀;在270℃左右,于酸值[m(KOH)/m(腐蚀介质油)]为50×10-3的腐蚀介质油中,当缓蚀剂B的体积分数为1.0×10-3时,对20#碳钢和321,304,316L不锈钢4种炼油化工装置常用材质都具有很好的缓蚀效果,其中对20#碳钢的缓蚀率可高达90%;高温缓蚀剂B在金属表面成膜较好,能有效地抑制环烷酸腐蚀。4种材质的耐环烷酸腐蚀能力从低到高的顺序为:20#碳钢,321不锈钢,304不锈钢,316L不锈钢。     

水溶性咪唑啉缓蚀剂对X80管线钢的缓蚀性能研究

为了研究动态条件下水溶性咪唑啉缓蚀剂对管线钢的缓蚀性能,以X80管线钢为研究对象,采用旋转圆柱电极装置结合电化学法和失重法,研究X80管线钢在含不同水溶性咪唑啉缓蚀剂浓度下的多相流(0.5%石英砂+3%NaCl的水溶液)中的冲刷腐蚀行为。对失重量、电化学阻抗谱以及Tafel曲线进行分析的结果表明,咪唑啉缓蚀剂对金属的阳极反应以及阴极反应都有明显的抑制作用:当咪唑啉缓蚀剂的质量分数低于0.8%时,冲刷腐蚀速率随着缓蚀剂的增加而降低;当缓蚀剂的质量分数为0.8%时,金属表面吸附的缓蚀剂达到饱和状态,缓蚀作用最强,冲刷腐蚀速率最低;当缓蚀剂的质量分数大于0.8%时,冲刷腐蚀速率上升。作为混合型缓蚀剂的水溶性咪唑啉,通过其"几何覆盖效应"对X80管线钢起到了缓蚀作用,因而咪唑啉缓蚀剂的最佳质量分数为0.8%。     

某超深井油管腐蚀开裂分析及对策研究

现有的酸液缓蚀剂对消除高温环境下酸性高浓度盐水对超级13Cr材质油管的应力腐蚀是无效的,实际生产应用中导致了应力腐蚀开裂,需研发新型缓蚀剂解决高温酸液及高温酸性高浓度盐水的应力腐蚀。研究已有缓蚀剂缓蚀机理的基础上,分析了其不足之处,提出了聚合成膜的缓蚀机理,即利用一些化合物在酸液环境中在一定条件下相互反应,生成含至少2个活性功能团中间产物,可在金属表面快速生成聚合物膜。基于该理论,研发了新型缓蚀剂,在高温高压动态腐蚀速率测量仪测试,180℃下,15%盐酸腐蚀速率最低为16.0 g/m2·h;四点弯曲法测试证实该缓蚀剂显著消除了酸性高浓度盐水在高温环境中对超级13Cr材质试片产生的应力腐蚀开裂。新型缓蚀剂可有效减少超级13Cr材质油管在超深高温高压气井中产生的应力腐蚀开裂。      

高温埋地输送管道缓蚀剂防腐措施研究

通过固体缓蚀剂的释放率测试、缓蚀效果评价,结合线性极化、动电位极化和交流阻抗图谱(EIS)等电化学测试分析,探讨其缓蚀作用机理及在高温埋地输送管道防护中的适用性。结果表明:在管输工况条件下,固体缓蚀剂释放时间为33 d。当固体缓蚀剂加药量为5 000 mg/L时,可以显著降低T/S-52K钢的腐蚀速率,在模拟管输工况条件下,其缓蚀效率为89.16%。添加固体缓蚀剂后,T/S-52K钢的极化电阻Rp迅速升高,电极反应阻力增大,自腐蚀电位显著正移,腐蚀速率明显降低;缓蚀剂成相膜层主要通过阻滞阴极电化学反应,发挥缓蚀作用。固体缓蚀剂的释放组元可在金属表面形成"成相的"膜层,随着腐蚀时间的延长,缓蚀剂成相膜层的膜阻Rm显著增大。通过简单有效的评价方法得到固体缓蚀剂的释放速率及最佳加药量,对固体缓蚀剂的实际应用具有指导意义。     

非磺化绿色抗温水基降滤失剂研究进展

为了改善地面管网含硫酸性高温环境的腐蚀问题,用微波法合成了一种N掺杂碳点缓蚀剂NCDs,采用电化学和失重法测试了NCDs在25、60、90 ℃下对N80 钢片在模拟溶液中的缓蚀作用。结果表明,在相同NCDs浓度下,随温度的升高,缓蚀效率降低。在25 ℃下,缓蚀剂NCDs质量浓度为150 mg/L 时的缓蚀效率达到最大,达94.16%;在 60 ℃下,NCDs 质量浓度为 200 mg/L 时的缓蚀效率最大,为 82.92%;在 90 ℃下,NCDs 质量浓度为150 mg/L 时缓蚀效率达到 69.59%。对腐蚀形貌分析发现 90 ℃时,钢片表面的腐蚀坑深度和数目最多。吸附等温曲线表明,NCDs 在 90 ℃时吸附平衡常数最大,但高温会使其局部腐蚀更严重。此外发现N掺杂碳点的吸附类型为物理与化学混合吸附。该碳点缓蚀剂可有效解决地面管道高温下的腐蚀,延长使用寿命。     

新型苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究

以苄叉丙酮、苯甲醛、氨基硫脲为原料合成曼尼希碱缓蚀剂,采用静态失重法、极化曲线法、电化学阻抗谱法(EIS)等方法研究了其在盐酸介质中对N80钢的缓蚀行为。结果表明:在60℃、10%HCl溶液中加入1%缓蚀剂,N80钢的腐蚀速率为0.7471 g/(m²·h);极化曲线表明该缓蚀剂为混合型缓蚀剂;缓蚀剂在钢表面的吸附遵循Langmuir的吸附等温线模型;分子动力学模拟结果表明,缓蚀剂分子可以平行地吸附在金属表面,有效地将金属表面和腐蚀介质隔开,从而起到缓蚀作用。     

加工高硫原油蒸馏装置塔顶缓蚀剂的研究

从缓蚀剂作用机理出发,研究开发了在金属表面具有较强吸附作用和占位优势的缓蚀剂.采用华中科技大学开发的电化学腐蚀实验装置,对缓蚀剂进行了验证,经挂片腐蚀实验,证明在蒸馏塔顶低温部位HCl-H2S-H2O腐蚀环境下,缓蚀率大于95%;用中和剂将腐蚀介质pH值调整到7左右时,缓蚀率可达98%,可以在生产中广泛应用.     

曼尼希碱及其与硅酸钠复配缓蚀剂缓蚀性能评价

利用缓蚀剂快速评定仪和电化学工作站,考察了曼尼希碱及其与硅酸钠复配缓蚀剂的缓蚀效果。结果表明:曼尼希碱中的氧原子、氮原子分别与铁离子作用后,形成了一层钝化膜吸附在金属表面,从而起到缓蚀的作用。当曼尼希碱在腐蚀溶液中的质量分数为0.5%时,其缓蚀效果最佳。而其与硅酸钠复配后的缓蚀剂,是由曼尼希碱和S iO32-在金属表面形成膜,内层的阴离子选择性氧化膜阻止Fe2+和Fe3+通过膜向溶液迁移而起到缓蚀作用,质量分数为0.05%的曼尼希碱与质量浓度为0.02g/L的硅酸钠复配后的缓蚀剂效果最佳,其在腐蚀溶液中的缓蚀率为83.99%。应用极化曲线法对曼尼希碱及复配缓蚀剂的评价结果表明,复配缓蚀剂的缓蚀率明显高于曼尼希碱,这对工业防腐和选材具有一定的指导作用。     

一种曼尼希碱缓蚀剂在盐酸溶液中的缓蚀行为

通过失重法、动电位极化、交流阻抗测试方法研究了一种曼尼希碱缓蚀剂在15%的盐酸溶液中针对四种不同油套管钢的缓蚀作用机理。试验结果表明,该曼尼希碱缓蚀剂对四种油套管钢都具有良好的缓蚀性能,其缓蚀率均高于99%。在添加相同浓度缓蚀剂的条件下,四种材料腐蚀速率依次为13CrHP13CrN80P110。极化曲线结果表明,该缓蚀剂为混合型缓蚀剂,缓蚀剂在金属表面为几何覆盖效应。     

1,3-双(2-苯并咪唑基)-2-氧杂丙烷对N80钢的缓蚀性能

以1,3-双(2-苯并咪唑基)-2-氧杂丙烷为N80油管钢缓蚀剂,采用热重分析（TGA）方法考察其热稳定性,通过电化学工作站测定Tafel极化曲线,评价1,3-双(2-苯并咪唑基)-2-氧杂丙烷在饱和CO2环境中的投加量与缓蚀率之间的关系,并探讨其缓蚀机理。结果表明：1,3-双(2-苯并咪唑基)-2-氧杂丙烷的热稳定性良好;将其作为油管钢缓蚀剂,缓蚀率高,当缓蚀剂浓度为1 mmol/L时,缓蚀率可达87.84 %。通过Langmuir吸附等温线可以看出,该缓蚀剂通过物理化学作用在金属表面吸附成膜,从而对金属起缓蚀作用。     

羧甲基硫代丁二酸对高矿化度油田注水缓蚀阻垢性能的测定

以巯基乙酸和马来酸为原料合成了羧甲基硫代丁二酸(CMTSA)。考察了CMTSA对Ca~(2+)的螯合作用及CMTSA在高矿化度模拟水中的阻垢和缓蚀性能,并利用极化曲线和交流阻抗的测试考察了CMTSA的缓蚀机理。实验结果表明,CMTSA对Ca~(2+)具有螯合作用;在1MPa、80℃条件下,用量100mg/L的CMTSA在高矿化度模拟水中的阻垢率为90%;在常压、40℃条件下,用量100mg/L的CMTSA对Q235钢在模拟水中的缓蚀率为49.6%;缓蚀机理主要是CMTSA能在金属表面形成吸附膜。     

用于二次采油的 MF-1多功能杀菌剂的合成及其性能研究

在现有季铵盐杀菌灭藻剂上加接一个脂键，连接一个有机酸基团，合成一种兼具阻垢缓蚀功能的新型工业水处理用杀菌灭藻剂MF－1。评价试验结果表明：MF－1新型杀菌剂在较低浓度（30mg/L)下，对硫酸盐还原菌（SRB）及腐生菌（TGB）的杀灭效果为100％，优于季铵盐型1227杀菌剂，同时还具有较好的缓蚀阻垢效果。     

T551金属减活剂对变压器油中铜腐蚀抑制作用研究

通过变压器油添加苯三唑型T551金属减活剂的腐蚀性硫试验和减活剂添加量试验,确定了T551具有抑制铜腐蚀和油品老化的作用。油质影响试验结果表明,T551能够将介质损耗因素从0.21%降低至0.08%,体积电阻率从5.97×1012 Ω?cm提高至7.05×1012 Ω?cm。采用飞行时间二次离子质谱对铜片表面进行分析,证实T551与铜发生螯合作用,苯三唑环上与氮原子相连的支链发生断裂,在铜表面形成苯三唑－铜的陪位化合物。     

咪唑啉类缓蚀剂腐蚀抑制作用

CO2-H2S腐蚀一直是石油工业的一个棘手问题和研究热点。CO2-H2S腐蚀引起的设备和管道腐蚀失效,造成了巨大的经济损失以及严重的社会后果,所以开展抑制CO2-H2S腐蚀的研究具有深远的经济和社会效应。而咪唑啉类缓蚀剂具有优良的缓蚀性能,随着缓蚀剂质量浓度增加,缓蚀率增加,当N-烷基苯并咪唑啉阳离子缓蚀剂质量浓度为50 mg/L时,缓蚀率达到97.15%。近年,针对CO2-H2S腐蚀问题,采用咪唑啉缓蚀剂处理的研究较多,通过金属与酸性介质接触在其表面形成单分子吸附膜,从而降低其电位达到缓蚀的目的。文中对新型咪唑啉类缓蚀剂(季铵盐、酰胺基、硫脲基、苯并和膦酰胺味唑啉类缓蚀剂)的缓蚀机理以及研究现状作了详尽的概述。     

高效缓蚀性氯化苄基喹啉衍生物制备与表征

随着油气田开发工艺的不断更新发展,酸化过程使用的酸液浓度越来越大,使用温度也越来越高,对于酸化缓蚀剂的性能提出了更高要求。研究中发现氯化苄基喹啉(BQC)在15% 盐酸中对N80钢的缓蚀能力不佳,但BQC却能在碱性条件下生成具有高效缓蚀性能的氯化苄基喹啉衍生物(BQD)。当BQD的加剂量为0.05% 时,就能使N80钢片在90℃下15% 盐酸中的腐蚀速率降至3.1 g/(m²·h),表现出了优异的缓蚀性能。用硅胶柱层析的方法分离得到了BQD并通过核磁共振¹H-NMR、¹³C-NMR、DEPT分析以及液相色谱-质谱联机等技术表征了BQD的结构。结果表明,BQD是一种稠环季铵盐类化合物,其分子式为C₃₂H₂₃N₂Cl。进一步提出了由两分子BQC经过Michael加成反应得到BQD的反应过程,并从构效关系角度对BQD的优异缓蚀性能进行了探讨。     

二乙氨基甲基苯并三氮唑缓蚀剂的合成及其性能

以甲醛（质量分数为40%）、苯并三氮唑和二乙胺为原料,经反应合成曼尼希碱缓蚀剂二乙氨基甲基苯并三氮唑（简称DMBM）。合成DMBM的优化反应条件：甲醛、二乙胺、苯并三氮唑物质的量比为3∶2∶3,反应温度为25 ℃,反应时间为0.5 h。使用红外光谱仪和核磁共振仪对合成产物进行结构表征,釆用失重法考察其在10%盐酸溶液中对碳钢的缓蚀效果,结果表明：所合成的DMBM在酸性介质中有着良好的缓蚀效果;其通过分子中的苯并三氮唑环以及胺基上带孤对电子的N原子与金属表面发生吸附而抑制金属的腐蚀。在10%盐酸溶液中加入质量分数为2%的DMBM,测得50 ℃下碳钢的腐蚀速率为0.94 mm/a,缓蚀率为93%。极化曲线测试结果表明,DMBM是以抑制阳极腐蚀反应为主的混合型缓蚀剂。     

一种酸化缓蚀剂的合成及缓蚀效果评价实验研究

以苯乙酮、甲醛、对苯二胺为原料,通过对反应时间、反应温度、原料配比的筛选,合成了一种酸化缓蚀液剂—曼尼希碱(Mannich)。研究实验表明,该酸化缓蚀剂在酸液中具有良好的溶解分散性和稳定性,能在金属表面形成较为牢固的多分子吸附膜,在常压、90℃温度条件下具有较好的缓蚀性能。该酸化缓蚀剂还可与六次甲基四铵、碘化钾、丙炔醇复配使用,进一步提高缓蚀率,并通过实验确定了酸化缓蚀体系的配方。     

新型噻二唑酰胺类缓蚀剂的合成及其对不锈钢的缓蚀性能

以5-甲基-2-巯基-1,3,4-噻二唑、乙二醇胺为原料,合成了三种新型噻二唑酰胺类缓蚀剂,采用失重法及电化学技术测试了目标产物在酸性介质中对不锈钢试片缓蚀性能的影响。实验结果表明:在酸性介质中对不锈钢的缓蚀效率都随浓度的增加而增加,当用量达到40×106 mol/L时,其缓蚀效果达到最佳,其中C3的缓蚀效果最大,达到98%,当继续增加缓蚀剂的用量,缓蚀效果没有发生很大变化。电化学技术测试表明,加入缓蚀剂以后,在不锈钢表面生成一层缓蚀剂保护膜,阻止不锈钢表面与硫酸等腐蚀性介质的接触,其容抗弧半径增加,其自腐蚀电位最高,其腐蚀电流密度最小,为1.5μA/cm^2,表明对不锈钢保护作用最明显。     

HHS-08油溶性缓蚀剂作用规律及分子动力学模拟

对HHS-08油溶性咪唑啉缓蚀剂（简称HHS-08缓蚀剂）在应用超临界CO2驱油技术的油田采出水环境中的作用规律进行了研究。向上述油田采出水中添加不同质量浓度的HHS-08缓蚀剂，利用CHI604E电化学工作站对极化曲线、电化学阻抗谱进行测试；通过Materials Studio 8.0软件对HHS-08缓蚀剂在Fe（001）晶面的吸附行为和作用机理进行了研究。宏观形貌、失重试验、极化曲线和阻抗谱试验结果表明：随着HHS-08缓蚀剂加入量的增加，缓蚀率逐渐提高；当HHS-08缓蚀剂质量浓度达到80 mg/L时，缓蚀率达到80%以上；继续增大缓蚀剂加入量，缓蚀率增加幅度减小。分子动力学研究结果表明，HHS-08缓蚀剂分子可以通过自身的扭转形变，使缓蚀剂分子中的极性头基（咪唑环）稳定吸附在Fe（001）晶面上，而烷基碳链则则背离金属表面形成疏水膜，从而实现良好的缓蚀作用。