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。     

一种油田用咪唑啉缓蚀剂缓蚀效果评价

为了评价某区块油田在用的一种咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能,对J55钢在模拟工况环境中进行了腐蚀速率测试试验。通过失重法计算均匀腐蚀速率,采用EDS、XRD、SEM技术分析其腐蚀产物组分和微观形貌,用金相显微镜测量点蚀坑深度并计算点蚀速率。结果显示,该区块以CO2腐蚀为主,腐蚀产物含有FeCO3;在添加不同浓度咪唑啉衍生物类缓蚀剂时,试样表面均以均匀腐蚀为主,但表面有不同程度的点蚀坑。失重法计算结果表明,在模拟工况腐蚀条件下,该缓蚀剂对J55钢具有良好的缓蚀效果,缓蚀率随着缓蚀剂浓度增大而提高;当缓蚀剂浓度为120 mg/L时缓蚀率最高,J55钢的均匀腐蚀速率仅为0.028 1 mm/a,试样表面未见明显点蚀,该浓度下咪唑啉缓蚀剂具有最佳的缓蚀效果。     

HLHT－1缓蚀剂对20G钢在模拟哈拉哈塘介质中的缓蚀效果研究

为了测定HLHT－1咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能,采用失重法和电化学测试方法测试了HLHT－1缓蚀剂在哈拉哈塘区块模拟介质中对20G钢的缓蚀效果。结果表明,当加入量为100×10－6 mg/L时,20G钢的腐蚀速率为0.047 6 mm/a,缓蚀率可达88.32%,且无明显点蚀。说明该缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。极化曲线测试结果表明该缓蚀剂是以抑制阳极反应为主的阳极型缓蚀剂。电化学阻抗结果表明,缓蚀剂具有较好的持续缓蚀效果,模拟介质中浸泡96 h仍具有较高的缓蚀性能。     

固体缓蚀剂的耐温性及释放速率实验

为了获得适合塔河油田高温高盐环境的固体缓蚀剂,研究了4类9种固体缓蚀剂的耐温性及释放速率,并提出研究固体缓蚀剂释放速率的新方法和装置。研究结果表明,曼尼希碱季铵盐类、酰胺类和喹啉季铵盐类固体缓蚀剂在90℃条件下的缓蚀效果较好,但是当温度提高到110℃时,只有曼尼希碱季铵盐和喹啉季铵盐类固体缓蚀剂具有较好的缓蚀效果。当温度继续提高到130℃时,固体缓蚀剂均不但不能起到缓蚀作用,反而会加快腐蚀。针对效果较好的固体缓蚀剂,可根据释放速率、有效作用浓度等设计合理的应用工艺,并用公式计算加药量和加药周期,为固体缓蚀剂的现场应用提供指导和帮助。图6参14     

CO_2驱地面采输系统缓蚀阻垢剂优选研究

CO_2驱提采技术因其诸多优点得到了广泛应用,但同时也带来了严重的地面采输系统腐蚀结垢风险。为此,分别采用电化学测试方法和静态阻垢法对油田常用的缓蚀剂和阻垢剂进行筛选,对优选的缓蚀剂和阻垢剂进行配伍性和协同性测试后,复配出效果优异的复合缓蚀阻垢剂,最后采用失重法和模拟工况阻垢率测试评价复合缓蚀阻垢剂的综合防护性能。筛选出的缓蚀剂和阻垢剂在55℃、常压下,饱和CO_2的模拟地层水中对采输系统典型钢材20钢的缓蚀率达93.06%,阻垢率达95.18%;将筛选的缓蚀剂和阻垢剂复配后,在模拟工况下,复合缓蚀阻垢剂加量500 mg/L时20钢的腐蚀速率控制在0.045 mm/a以内,阻垢性能满足油田控制指标。研究结果表明,复配的复合缓蚀阻垢剂对CO_2驱地面采输系统具有较好的防护作用,能保证其安全运行和生产。     

苄叉丙酮曼尼希碱的合成及其缓蚀性能研究

以甲醛、水合肼、苄叉丙酮等为原料,制备苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂。用红外光谱仪对其结构进行表征,并使用静态失重法评价其在质量分数为15%盐酸中对N80钢片的缓蚀性能,同时采用电化学方法研究了苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂的缓蚀机理。结果表明:在15%盐酸中,当缓蚀剂在酸液介质中质量分数为0.1%时,N80钢片腐蚀速率为0.433 8 g/(m~2·h),具有优异的缓蚀性能;该苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂属于阴极型缓蚀剂,且吸附行为可以用Langmuir吸附等温式表述;该缓蚀剂可以稳定吸附在N80碳钢表面,从而起到缓蚀作用。     

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。     

兼有降黏功能的缓蚀剂在高温高含CO_2/H_2S环境中的适应性评价

针对高温降黏缓蚀剂在高温高含CO2/H2S环境中的适应性问题,利用高温高压失重腐蚀试验和高温高压电化学测量技术对高温降黏缓蚀剂进行缓蚀性能测试,采用旋转黏度计测试了缓蚀剂对现场原油的降黏效果,应用电化学阻抗技术测量了缓蚀剂的残余浓度。研究表明,该缓蚀剂为阳极型缓蚀剂,将质量浓度为200 mg/L和80 mg/L的缓蚀剂分别加入掺稀油中,其对井下油管材质P110和地面集输系统管线材质20G有明显的缓蚀作用,均匀腐蚀速率小于0. 076 mm/a且无明显点蚀。当缓蚀剂质量浓度为200 mg/L时,对现场原油的降黏率可达20%,井筒腐蚀试验后溶液中缓蚀剂的残余浓度大于30 mg/L。     

清管工艺配合缓蚀剂对长距离酸气管道腐蚀行为的影响

利用自制模拟装置模拟现场清管工艺,通过腐蚀模拟和腐蚀电化学方法分析了清管及缓蚀剂加注对20#钢在管线积液模拟液中腐蚀的影响。实验结果表明:利用过盈量3%皮碗清管球清管后,20#钢试样表面的积液和固体沉积物量均减少,腐蚀速率明显降低。当往模拟液中加注缓蚀剂或者对试样进行缓蚀剂预膜后,缓蚀剂分子会在碳钢表面形成一层缓蚀膜,有效地阻碍试样与腐蚀介质的直接接触。清管配合缓蚀剂预膜使用后,腐蚀速率降低至0.029 mm/a,对碳钢的保护效果较好。     

盐酸酸化缓蚀剂PA-CI的缓蚀性能评价及机理研究

以有机胺、甲醛和芳香酮为原料,合成一种曼尼希碱类酸化缓蚀剂PA-CI。通过红外光谱对该缓蚀剂结构进行了表征,用静态挂片质量损失法和电化学分析法评价其缓蚀性能与缓蚀机理。静态质量损失法研究结果表明:在质量分数20%盐酸中,缓蚀剂质量分数为0.8%时,N80钢腐蚀速率为2.14 g/(m~2·h),满足了石油行业缓蚀剂一级产品的指标要求。电化学研究结果表明:该缓蚀剂是一种以抑制阳极为主、作用机理为几何覆盖效应的混合型缓蚀剂,其在N80钢片表面上的吸附符合Langmuir单分子层等温吸附原理。通过相关热力学与腐蚀动力学参数的计算,进一步阐述该缓蚀剂的吸附机理:其在N80表面为化学吸附,且吸附状态是无序化的。     

一种适于P110钢席夫碱盐酸酸化缓蚀剂的合成及应用性能评价

利用肉桂醛与苯胺经过脱水缩合合成了一种新型席夫碱酸化缓蚀剂,反应条件为:90℃,n(苯胺)∶n(肉桂醛)=1∶1.2,反应时间6h。通过静态失重法实验研究了盐酸浓度、缓蚀剂浓度、腐蚀温度、腐蚀时间、Fe3+浓度等因素对缓蚀性能的影响,结果表明,腐蚀速率随腐蚀温度的升高、腐蚀时间的增加以及盐酸浓度和Fe3+浓度的升高而增大;随缓蚀剂浓度的升高而减小;其缓蚀效果满足石油行业标准中一级缓蚀剂产品指标的要求。电化学极化曲线和交流阻抗实验结果表明,该席夫碱缓蚀剂在P110钢表面形成了一种吸附膜,并且是一种以抑制阴极反应过程为主、作用机理属于"几何覆盖效应"的混合型缓蚀剂。     

曼尼希碱缓蚀剂XJ合成及其对N80钢的缓蚀性能

采用甲醛、苯乙酮、芳香肼为原料合成XJ系列曼尼希碱,通过正交实验得出最优合成条件为:反应温度70℃,甲醛/芳香肼摩尔比2.9:1、苯乙酮/芳香肼摩尔比3.2:1、pH值4、反应时间6h。通过静态失重法和电化学方法评价了曼尼希碱缓蚀剂对N80钢的缓蚀性能。静态失重法表明,N80钢试片在加有1%XJ-3的15%盐酸中的腐蚀速率为0.256g/m~2·h,远低于SY/T 5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》中的一级标准。电化学测试结果表明,该缓蚀剂是以抑制阳极腐蚀过程为主的混合型缓蚀剂,交流阻抗测试进一步证实了XJ系列缓蚀剂的缓蚀效果。该缓蚀剂在N80钢表面上的吸附行为服从Langmiur吸附等温式。图5表2参6     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及性能评价

采用硬脂酸、苯甲酸、月桂酸、二乙烯三胺和三乙烯四胺为原料,合成了多种咪唑啉及咪唑啉季铵盐缓蚀剂,对N80钢在的盐酸中有较好的缓蚀作用,其中合成的咪唑啉季按盐的缓蚀性能更为优异。咪唑啉季铵盐类型缓蚀剂MBT在投加量为0.5%时,在12%HCl(60℃,4h)酸液中,N80钢腐蚀速率为0.692g/(m2.h)。该产品与缓蚀剂复配后得到了缓蚀剂SE-1,缓蚀性能得到进一步提高,加量为2%时,在土酸(150℃,4h)介质中,N80钢片在的腐蚀速率为15.91g/(m2·h)。并用动电位扫描技术,对咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能进行了极化行为研究。     

三种双子季铵盐缓蚀剂对钢片在气田采出水中缓蚀行为的影响

为获得缓蚀性能优良的双子咪唑啉季铵盐缓蚀剂,以3种不同的胺类化合物与环氧氯丙烷和硫脲为原料,合成了3种双子咪唑啉季铵盐缓蚀剂(甲硝唑双子季铵盐G1、不对称咪唑啉季铵盐G2和双咪唑啉季铵盐G3),采用化学浸泡失重法、电化学极化曲线及电化学阻抗谱(EIS)技术研究了3种缓蚀剂对X52钢在某气井采出水(矿化度34330 mg/L)介质中的缓蚀行为,考察了缓蚀剂浓度对缓蚀效率的影响,分析了双子季铵盐缓蚀剂作用机理。结果表明,缓蚀剂G1和G2为非对称结构,缓蚀剂G3为对称结构。3种缓蚀剂均表现出优异的缓蚀性能。在76℃下,随着3种缓蚀剂浓度的增加,X52钢的腐蚀速率显著降低,缓蚀效率增加。3种缓蚀剂缓蚀能力从强到弱的顺序为G3G2G1。3种缓蚀剂在X52钢表面的吸附缓蚀作用均满足Langmuir等温吸附曲线,吸附作用为物理吸附和化学吸附协同作用的混合型吸附模式。3种双子季铵盐缓蚀剂均为阳极抑制为主的混合型缓蚀剂,其在X52钢表面的成膜作用对双电层的影响较大。由于3种缓蚀剂分子结构及对称性的差异,影响了吸附过程中X52钢表面的覆盖度,导致了三者成膜行为和缓蚀性能的不同。图12表2参23     

固体缓蚀棒技术在王官屯油田的应用

王官屯油田部分油井井筒腐蚀严重.地层水矿化度高,采出液中富含H2S、CO2等酸性气体是腐蚀的主要原因.针对王官屯油田采出液特性,研制了一种具有缓慢释放特点的缓蚀剂,并制成固体缓蚀棒.在温度为60℃、缓蚀剂浓度为30 mg/L时,N80钢试片在油田采出水中的缓蚀率为78.91%,综合考虑后确定固体缓蚀棒中缓蚀成分的含量为40%.现场应用10口井,平均检泵周期由2个月延长至4个月.该技术工艺简单,缓蚀效率高,对地层无伤害,有效期长,可为油田井筒防腐提供借鉴.     

咪唑啉类缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

在一定条件下合成的多种咪唑啉和咪唑啉季铵盐缓蚀剂,对N80钢在12％的盐酸中有较好的缓蚀作用,其中合成的咪唑啉季铵盐的缓蚀性能更为优异。脂肪酸-乙二胺咪唑啉季铵盐在投加量为0.3％时,在12％盐酸(60℃,4小时)酸液中N80钢腐蚀速率已降为3.91g／m~2·h。该产品与缓蚀剂K复配后,缓蚀性能得到进一步提高,可以满足油田酸化作业要求。     

盐酸酸化缓蚀剂PA-CI的缓蚀性能评价及机理研究

以有机胺、甲醛和有机酮为原料合成了曼尼希碱酸化缓蚀剂PA-CI。通过红外光谱对合成产物的结构进行了表征,并分别采用静态挂片失重法和电化学分析法评价了其缓蚀性能与机理。静态失重法实验结果表明,在20%盐酸中,缓蚀剂加量为0.8%时,N80钢的腐蚀速率为2.14 g/(m~2·h);电化学研究结果表明,该缓蚀剂是以抑制阳极为主、作用机理为几何覆盖效应的混合型缓蚀剂,其在N80钢片表面上的吸附符合Langmuir单分子层等温吸附。通过相关热力学与腐蚀动力学参数的计算,进一步阐述了该缓蚀剂的吸附机理,其在N80表面的吸附为化学吸附,且吸附状态是无序化的。     

A3钢腐蚀试片在缓蚀剂中的缓蚀行为研究

以A3钢为腐蚀对象,采用常压静态腐蚀失重法研究了有机类、无机类缓蚀剂对A3钢的缓蚀作用。结果表明,有机类缓蚀剂的缓蚀效果优于无机类缓蚀剂,添加丙炔醇、有机胺等增效剂后,可以显著提高缓蚀剂的缓蚀性能。     

影响曼尼希碱型酸化缓蚀剂性能的因素

采用静态失重法研究了曼尼希碱型酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响因素,采用扫描电子显微镜研究和分析了N 80钢片表面的腐蚀情况,还采用能谱法研究了N 80钢片腐蚀后组成的变化情况。结果表明,氯化钠、Fe3+质量浓度增大时腐蚀速率增大,缓蚀剂用量增大时腐蚀速率减小,盐酸含量增加时腐蚀速率增大,接触时间延长时腐蚀速率增大,温度降低时腐蚀速率减小;当缓蚀介质用量为500 mL,盐酸、缓蚀剂质量分数分别为15%,1.0%,90℃下处理4 h,N 80钢片的腐蚀速率为3.9887 g/(m2·h),可满足SY/T 5405—1996对酸化缓蚀剂一级品的质量要求。     

曼尼希碱型缓蚀剂协同效应的研究

采用新方法合成了一种曼尼希碱型缓蚀剂XY-3,采用结晶法将曼尼希碱结晶与母液分离并进行分析,利用腐蚀电化学测试系统和失重分析法对缓蚀剂及相关组份进行评价实验,探讨了缓蚀剂的类型,缓蚀机理等,实验结果表明协同效应对提高缓蚀剂性能、降低缓蚀剂成本起非常关键的作用。