辽河油田注水管线结垢腐蚀原因分析及阻垢缓蚀剂应用试验

针对辽河油田注水管线结垢腐蚀严重的问题,对水质进行分析,发现辽河油田水质偏碱性,含盐量、总碱度、矿化度及Cl-含量较高,Ca2+含量较其它成垢阳离子高;对现场垢样品进行X射线衍射(XRD)检测,垢样品中主要是CaCO3垢,其次为硫酸盐垢、碳酸盐垢、硅酸盐垢和Fe2O3等。阻垢缓蚀剂TH-607B在现场应用结果表明,当阻垢缓蚀剂浓度为45 mg/L时,阻垢率为90.93%~95.96%,缓蚀率为90.97%~95.33%,腐蚀速率为0.04~0.07 mm/a。     

川南二叠系煤层气井防腐防垢工艺

川南筠连煤层气属深层煤层气,含煤10余层,近几年出现大范围井下管柱腐蚀结垢,造成检泵停产,严重影响开发进程。通过对12组垢样的XRD分析发现,垢样是罕见的含CaCO₃、FeCO₃及SiO₂的多种无机矿物混合体,常规Ca/Mg盐的缓蚀阻垢剂并不适用,需探索新的防腐防垢工艺。以激光粒度检测法、失重法、静态阻垢法、绝迹稀释法对6种缓蚀阻垢剂(EDTMPS、HEDP、ATMP、EDTMPA,PESA、PASP)和2种杀菌剂(1227、戊二醛)进行分散、缓蚀、阻垢及杀菌效果评价。结果显示,戊二醛杀菌效果较好,30 mg/L时可完全杀菌,对颗粒粒径无显著影响,EDTMPS与PESA缓蚀阻垢效果较好,复配比为1∶1,90 mg/L时阻垢率、缓蚀率分别达84.56%、92.34%,可有效降低颗粒粒径。最终确定防腐防垢配方为:45 mg/L有机磷类阻垢剂EDTMPS+45 mg/L聚合物类阻垢剂PESA+30 mg/L戊二醛杀菌剂,用连续泵注设备由环空注入井下,3~6 d时采出水Ca2+质量浓度由200 mg/L升至380 mg/L,Fe2+质量浓度由14 mg/L降至8 mg/L,细菌数接近0个/mL。长期跟踪发现,因腐蚀、结垢造成的检泵周期分别由665 d、681 d延长至749 d、880 d。以EDTMPS、PESA与戊二醛为主的缓蚀阻垢配方可有效缓解本区井下管柱的腐蚀结垢。     

弱碱性油田采出水缓蚀阻垢剂的研制及性能评价

新疆油田沙漠油区采出水水质整体呈弱碱性,矿化度高,垢样成分主要为CaCO_3和Fe_2O_3,管线腐蚀类型为垢下腐蚀。以聚合甘油磷酸酯(自制)、D-葡萄糖酸钠、乌洛托品和分散剂为原料,制备了一种适用于弱碱性油田采出水质的缓蚀阻垢剂。对新疆油田部分沙漠油区的采出水水质和垢样特征进行了分析,采用静态阻垢法评价了药剂的阻垢性能,利用静态失重法和电化学交流阻抗法研究了缓蚀阻垢剂在新疆油田模拟配制水中的缓蚀性能;同时,研究了温度变化对缓蚀阻垢剂的缓蚀性能的影响,并对腐蚀和缓蚀机理进行了探讨。在新疆油田模拟配制水中,当缓蚀阻垢剂加药浓度为250 mg/L时,阻垢率可达98.61%;在50℃,加药浓度为200 mg/L时,缓蚀效率可达78.5%。交流阻抗法测试表明,当缓蚀阻垢剂加药浓度为200 mg/L时,容抗弧半径最大,传递电阻值最大,缓蚀效果最佳,与失重法测试结果一致。随着温度的升高,缓蚀效率逐步降低;在60℃,当加药浓度为200 mg/L时,缓蚀效率仍可达73.4%。实验结果表明:该缓蚀阻垢剂在弱碱性油田采出水中具有良好的缓蚀阻垢性能,具有广阔的应用前景。     

不同极限黏度无磷聚合物在含余氯循环水中的应用

对极限黏度不同的无磷聚合物AA/AMPS/HPA在含余氯配水中稳定Zn2+和PO43-的性能和缓蚀性能进行了研究,同时对聚合物极限黏度与其阻垢缓蚀性能的关系进行了研究。研究发现:余氯对AA/AMPS/HPA性能影响不大;在Ca2+质量浓度1 000 mg/L、余氯2 mg/L、Zn2+和PO43-均为6 mg/L的配水中,当碱度低于280 mg/L时AA/AMPS/HPA对Zn2+和PO43-的稳定效果较好,实验进行46 d后水中Zn2+和PO43-质量浓度约为5mg/L;当碱度增加为900 mg/L后AA/AMPS/HPA对Zn2+和PO43-的稳定效果较差,实验结束时水中Zn2+和PO43-质量浓度仅为3 mg/L左右;AA/AMPS/HPA对碳钢有一定的缓蚀作用,极限黏度低于0.12 dL/g的AA/AMPS/HPA对碳钢的缓蚀效果较好,腐蚀速率约为0.035 mm/a。不同极限黏度的AA/AMPS/HPA性能差别不大,总体上极限黏度低于0.12 dL/g时,AA/AMPS/HPA的阻垢性能和缓蚀性能稍好。     

S2-循环水处理剂性能影响的研究

研究了S2-对常用水处理剂阻垢、缓蚀、杀菌性能的影响,结果表明：S2-使常用有机膦药剂和常用复合配方阻CaCO3垢性能降低;对共聚物阻Ca3（PO4）2垢性能影响不大;使共聚物稳定锌盐性能下降;S2-影响含Zn2＋配方的缓蚀效果,也影响常用杀菌剂的杀菌性能。     

山梨醇磷酸酯缓蚀阻垢剂的合成及性能研究

以山梨醇和磷酸为反应单体合成了山梨醇磷酸酯缓蚀阻垢剂（SPA）,以缓蚀率作为考察指标,研究了相关因素对SPA缓蚀性能的影响。应用静态阻垢测定方法和常压静态测定方法评价了SPA的阻垢性能和缓蚀性能,通过电化学法探讨了其缓蚀机理。实验结果表明,采用常压合成法,在山梨醇和磷酸摩尔比为3:1、酯化反应时间3 h和反应温度120¹40℃下,合成的SPA性能最佳。当质量浓度大于25mg/L时,SPA具有较好的阻CaCO₃垢性能,阻CaCO₃垢率为90%以上。当加量为100mg/L时,A3钢片在模拟水中的腐蚀速率为0.0234mm/a,缓蚀率为85.26%。动电位扫描极化曲线表明,SPA是以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂。图7表3参8     

产出聚合物对生产污水腐蚀与结垢的影响实验研究

采用称量法与碳酸钙沉淀法相结合的结垢评价方法和常规的电化学腐蚀方法评价产出聚合物对生产污水腐蚀与结垢的影响。研究表明,较低浓度的产出聚合物会轻微加速溶液中Ca抖以垢的形式析出,主要是附着于容器壁的硬垢量增加,对水中游离的软垢影响不大。当产出聚合物质量浓度大于200mg／L时,聚合物本身对Ca抖的螯合增溶作用占据优势,并逐步减弱溶液的结垢趋势。产出聚合物具有缓蚀作用,聚合物质量浓度为50mg／L时,缓蚀率可达59．22％;对腐蚀后的污水具有螯合和分散固悬物的作用。产出聚合物与现场防垢剂、缓蚀剂均有协同作用,阻垢及缓蚀效果优于不含聚污水,对于污水回注具有积极意义。     

天然气加热炉腐蚀防垢技术研究 Ⅱ.预膜与缓蚀阻垢

对加热炉的预膜及缓蚀阻垢实验研究,找出了较好的预膜剂WXT-226,阻垢分散剂为WXT-619和缓蚀阻垢剂WXT-265。当pH为6.5～7.0,WXT-226使用浓度为800mg/L～1200mg/L,WXT-619使用浓度为200mg/L,WXT-265的浓度为1500mg/L～2500mg/L时,炉水对碳钢腐蚀率小于0.028mm/a(国家标准<0.125mm/a)、粘附速率小于3.19mcm、污垢热阻小于0.093×10-4m2·h·℃/kJ。     

丙烯酸／丙烯酸甲酯／马来酸酐共聚物合成与阻垢性能研究

合成了丙烯酸/丙烯酸甲酯/马来酸酐三元共聚物,命名为CT,通过红外光谱对其结构进行了表征;研究了该共聚物对高钡离子水、高锶离子水及油田模拟复合离子(Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+)水的阻垢效果,探讨了高钙离子含量下进一步提高其阻垢效果的措施。结果表明,在加量为60 mg/L下,CT对硫酸钡、硫酸锶阻垢率分别达100%和80%,但对钙垢阻垢率仅为50%。CT对油田低钙(Ca2+含量400 mg/L)、高钡(Ba2+含量500 mg/L)锶(Sr2+含量500 mg/L)复合离子水体的阻钙垢和钡锶垢的效果明显,在CT加量为100 mg/L下,阻垢率均达90%。质量比2:1的CT与钙阻垢剂CX的复配物,在加量为100 mg/L时,可使高钙(Ca2+含量1000 mg/L)、高钡(Ba2+含量500 mg/L)锶(Sr2+含量200 mg/L)复合离子水体的阻垢率达96.7%,可满足高钙、高钡锶离子水体阻复合垢需要。     

钙碱浓度对磺酸盐共聚物稳磷性能的影响

通过静态容量瓶法研究了不同钙碱水质条件下,磺酸盐共聚物对PO3-4的稳定性能。结果表明:磺酸盐共聚物对PO3-4稳定性较好,且钙碱质量浓度对磺酸盐共聚物稳定PO3-4的性能影响较大。Ca2+质量浓度为600~800 mg/L时是磺酸盐共聚物对PO3-4稳定性的拐点,当Ca2+质量浓度低于600 mg/L时,磺酸盐共聚物对PO3-4稳定性较好,阻垢率最高可达80%,此时Ca2+质量浓度对磺酸盐共聚物稳磷性能基本没有影响,碱度为主要影响因素,应重点评价碱度对其稳磷性能的影响;当Ca2+质量浓度高于800 mg/L时,磺酸盐共聚物对PO3-4稳定性较差,阻垢率均低于60%,此时建议开发高钙条件下专用的稳磷聚合物。     

水解聚马来酸酐的阻垢性能

研究了以水为溶剂,30％H2O2为引发剂,在复配催化剂(M2+／Cu2+)作用下水解聚马来酸酐对含CaCO3合成水的阻垢性能。结果表明:水解聚马来酸酐对碳酸钙有良好的阻垢性能,在pH值为6～9,ρ(Ca2+)=250 mg／L,ρ(HCO3-)=250 mg／L,ρ(水解聚马来酸酐)=10 mg／L时,阻垢率达90％;当水解聚马来酸酐与表面活性剂联用(质量浓度分别为4 mg／L和1 mg／L)时,阻垢率可达93％。     

聚天冬氨酸在KNO3介质中的缓蚀性研究

采用极化曲线法研究了聚天冬氨酸缓蚀剂在KNO，的量浓度为0．1mol/L的溶液中对碳钢的缓蚀作用。试验结果表明：聚天冬氨酸对碳钢的阴极和阳极极化都有抑制作用，但以抑制阳极为主，是一种混合型缓蚀剂。试验中随着聚天冬氨酸质量浓度的增大，缓蚀效率提高，最佳质量浓度是400mg／L。根据试验结果，初步认为聚天冬氨酸属于吸附膜缓蚀剂。     

C_9-MA水溶性石油树脂阻垢性能评价

评价了不同SO3Na含量、不同分子量的C9-MA水溶性石油树脂（WPR）的阻垢性能，以及Ca2+浓度、加药量、pH值和矿化度对WPR阻垢率的影响。对大庆油田水样进行了阻垢实验。实验表明，随着WPR分子中SO3Na含量上升，WPR的表面活性增加，阻振率增大。实验范围内，分子量较小的WPR具有良好的阻垢能力。在500mg／LCa2+浓度（以CaCO3计）、pH≤9．5、SO3Na含量≥28％的条件下，特性粘度[η]=0．054的WPR的阻垢率约为98％。     

AMPS/HEMA/AA三元共聚物的合成及其阻垢性能

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）和丙烯酸（AA）为单体, 过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成AMPS/HEMA/AA三元共聚物。通过单因素实验,选取静态阻垢 方法测定阻垢率,探讨了合成的三元共聚物投加量、溶液的pH值、硬度（Ca2+质量浓度）、碱度等因素 对共聚物阻垢性能的影响。同时对其适用的水质进行研究,当AMPS/HEMA/AA共聚物质量浓度5 mg/L、 Ca2+质量浓度200 mg/L、HCO3-质量浓度500 mg/L、温度70℃、pH值6、时间10 h时,对CaCO3的阻垢率 达到最高;当AMPS/HEMA/AA 共聚物质量浓度3 mg/L、Ca2+质量浓度2000 mg/L、SO42-质量浓度5000 mg/L、温度45℃、pH值9、时间5 h时,对CaSO4的阻垢率达到最高。通过扫描电镜初步探索了 AMPS/HEMA/AA三元共聚物阻垢作用的机理。本课题的创新点在于合成的AMPS/HEMA/AA共聚物的单体无磷 、无氮,可避免三废排放,是一种性能优异的绿色阻垢剂。     

SIB阻垢剂研制及应用

针对吴旗油田结垢严重的实际问题,研制出了SIB阻垢剂。其阻垢成分主要是有机膦酸盐与多种表面活性剂及助剂的复配物,对阻止碳酸盐垢和硫酸钙垢的形成具有优越的性能。在室内试验和现场应用中,用量为50mg/L时,阻垢率达到85%以上。在吴旗油田已使用了两年,取得了良好的阻垢效果。     

柴油泄漏情况下生物酶缓蚀剂在循环水系统中的应用

油品泄漏导致循环冷却水中含有大量石油烃类物质,从而影响缓蚀剂的缓蚀效果。为寻求可应用于柴油泄漏情况下的生物酶缓蚀剂,向循环水中投加柴油以模拟油品泄漏,并配制不同浓度的生物酶制剂,分别考察其缓蚀效果,再根据单因素的实验结果,通过正交实验对3种生物酶进行复配。结果表明,柴油投加量为80 mg/L时,3种生物酶最优的复配方案为溶菌酶50 mg/L、脂肪酶10 mg/L、漆酶75 mg/L。复配的生物酶制剂可以在柴油投加量为80 mg/L的循环水中达到稳定的缓蚀效果,将碳钢的腐蚀速率控制在0.05 mm/a以下。     

无磷水处理剂对炼油回用水缓蚀效果的影响

采用静态挂片的方法,对炼油厂回用水Cl-,SO2-4,HCO-3,Ca2+,p H值等因素对碳钢片腐蚀的影响进行了研究,从单因素、多因素方面考察了3326型无磷缓蚀剂的缓蚀效果。结果表明,Cl-,SO2-4及p H值对腐蚀的影响较大;SO2-4对Cl-的腐蚀有一定的促进作用;添加缓蚀剂后,其对各因素的缓蚀效果均有所提高,并且对SO2-4的缓蚀效果要高于对Cl-的;对低硬度高碱度、高硬度高碱度水质,均能表现出较强的适应性。     

无磷缓蚀阻垢剂在天然气净化厂循环水系统中的应用

目的探讨无磷缓蚀阻垢剂在天然气净化厂循环水系统中应用的适应性。 方法以聚环氧琥珀酸和锌盐为主要原料研制了CT4-39B,采用室内旋转挂片腐蚀试验、静态阻垢试验、微观形貌观察等对CT4-39B的水质工况适应范围进行了评价,并在某保有水量规模为150 m³的天然气净化厂循环水系统开展了现场应用。 结果室内评价结果显示,在钙硬度为100～600 mg/L的水质工况范围内,碳钢腐蚀速率可控制到低于0.02 mm/a,静态阻垢率超过90%。现场应用也证实CT4-39B具有良好的效果,腐蚀速率远低于0.075 mm/a的控制指标。与此同时,循环水中以磷酸根计的总磷质量浓度由10.0 mg/L降至0.5 mg/L以下,起到了很好的节能减排效果。 结论室内研究及现场试验结果均证实CT4-39B无磷药剂体系在钙硬度为100～600 mg/L的中低硬度水质中具有优异的效果,在保障循环水系统稳定运行的同时,可有效支撑净化厂的整体环保升级。 