咪唑啉油酰胺的合成及在油气井产出液中的缓蚀性能

由油酸和二乙烯三胺合成了咪唑啉酰胺YIM并用红外光谱表征了化学结构。失重法测试结果表明,温度60℃、加剂量50mg/L时,在矿化度1.24×105mg/L的中原文东油田采出水中,YIM对Q235、N80、J55钢试片的缓蚀率分别为81.7%、75.6%和74.6%;缓蚀率随CO2分压增大(0.2～1.0MPa)而降低,降低幅度以Q235钢为最大,J55钢次之,N80钢最小。根据极化曲线测试数据,在油田采出水中加入YIM使Q235钢的腐蚀电位正移,腐蚀电流减小,腐蚀反应的阳极极化率增大,说明YIM为抑制阳极为主的缓蚀剂;在30～60℃区间温度的影响不明显,在70℃下YIM的缓蚀率有所降低。根据交流阻抗测试数据讨论了YIM对金属表面介电性质的影响。SEM观测证实YIM在金属表面形成了吸附膜。图5表5参6。     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂缓蚀性能评价及其缓蚀机理探讨

为了解决塔里木油田污水运输管网的腐蚀问题,合成了3种咪唑啉季铵盐缓蚀剂,在油田模拟水中,利用静态挂片质量损失法和电化学极化曲线法测试了3种缓蚀剂的缓蚀性能,并初步探讨了咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理。试验结果表明:在油田模拟水中,月桂酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂的缓蚀效果最好;按不同比例复配缓蚀剂的缓蚀效果更好,苯甲酸咪唑啉和月桂酸咪唑啉复配缓蚀剂添加量为600 mg/L时缓蚀效率可达97.31%。极化曲线研究表明:在盐酸介质中添加苯甲酸季铵盐缓蚀剂可使自腐蚀电位正移,对阳极反应有较强抑制作用;加入油酸季铵盐缓蚀剂和月桂酸季铵盐缓蚀剂则使得自腐蚀电位负移,对阴极反应有较强抑制作用。     

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     

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。     

曼尼希酸化缓蚀剂H-402的合成及其缓蚀性能研究

本文采用仲胺、苯乙酮、甲醛为原料,通过曼尼希缩合反应,合成了一种油田酸化缓蚀剂H-402,研究了合成工艺对产物性能的影响及缓蚀机理。结果表明:在仲胺/苯乙酮/甲醛摩尔比1:2:5、反应温度80℃、反应时间10h条件下,所合成的H-402的缓蚀效果最佳。该缓蚀剂与聚醚、丙炔醇等具有增效作用,加剂量为0.5%时达到缓蚀剂一级水平。该缓蚀剂为抑制阳极过程为主的混合型缓蚀剂。扫描电镜显示,加入0.5%H-402后,Q235挂片表面的腐蚀形态得到极大的改善。     

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

以甲醛、酮、有机胺和氯化苄为原料,在40～80℃反应合成了季铵化曼尼希碱缓蚀剂,用失重法评价了产物在质量分数为15%盐酸中对N-80钢片的缓蚀性能,用红外光谱仪表征了其结构。采用静态腐蚀速度评价方法对合成的缓蚀剂DS-17进行了评价,在15%盐酸中,当缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.71g/(m2.h),具有优异的缓蚀性能。合成产物与碘化钾、硫脲和六次甲基四胺复配后,对缓蚀性能具有增效作用,在15%盐酸中,复合缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.37g/(m2.h)。通过极化曲线测定,可以认为该缓蚀剂是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂。     

曼尼希碱型缓蚀剂的合成及缓蚀作用的评价

以油酸、三乙烯四胺为原料通过酰胺化、环化反应合成咪唑啉衍生物(IMTT);IMTT与甲醛、丙酮发生曼尼希反应制备出曼尼希碱型缓蚀剂（IMTTM）。利用红外光谱进行产物结构表征,并用动态失重法、极化曲线法、交流阻抗技术和SEM-EDS研究在HCl溶液中对10号钢的缓蚀作用。结果表明：在60 ℃时,IMTT和IMTTM对10号钢的缓蚀率分别达到96.11%和97.75%,而IMTTM缓蚀效果更为显著;极化曲线表明IMTT和IMTTM均属于抑制阳极为主的混合型缓蚀剂;电化学阻抗测试与极化曲线和失重法得到的结论一致;SEM-EDS研究得出腐蚀产物主要为Fe,Cr,Mn的不同价态氧化物, IMTTM所形成的腐蚀产物较为致密,具有更佳的抗腐蚀性能;通过模拟等温曲线发现, IMTT和IMTTM均符合Langmuir等温吸附规律。     

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.     

油田采出水缓蚀剂合成筛选研究

腐蚀一直是石油天然气工业安全生产的主要问题。为提高油气生产效率,针对某油田采出水的腐蚀特点,以油酸和三乙烯四胺为原料合成了咪唑啉中间体,用醋酸和氯化苄改性,用红外光谱进行结构表征,用静态腐蚀失重法和电化学方法研究了缓蚀性能。红外光谱表明合成产物为所需的目标产物;静态失重法表明经过氯化苄改性后的产物缓蚀性高于中间体和醋酸改性的产物,即筛选产物为氯化苄改性的缓蚀剂;极化曲线表明氯化苄改性产物和中间体都抑制了阳极反应,属于阳极型缓蚀剂。     

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。     

X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为研究

为了研究X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为,利用高温高压釜动态模拟试验研究了在60 ℃、CO2分压1.5 MPa、流速1.5 m/s、含水率40%条件下不同矿化度对X80管线钢在模拟油田采出液中的腐蚀情况,并利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对试样表面腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明,随矿化度增加,X80钢平均腐蚀速率降低,腐蚀形态呈现严重局部点蚀、轻微点蚀和均匀腐蚀的变化规律;腐蚀产物膜厚度随矿化度降低而减小,在矿化度为20 g/L时,试验钢的腐蚀最为严重,产物膜最厚,腐蚀产物主要为FeCO3及少量Fe和CaCO3。     

2830/140V油套管钢的电偶腐蚀行为

为研究140V碳钢和2830镍铬合金钢之间的电偶腐蚀行为,通过模拟150 ℃、H2S分压1.5 MPa、CO2分压4.5 MPa、Cl-浓度90 000 mg/L的地层水井下环境,采用浸泡腐蚀模拟试验,并利用 XRD 结合 SEM、EDS 观察分析腐蚀产物膜特征,研究了2830镍铬合金钢与140V碳钢在模拟地层水环境中偶接前后的电偶腐蚀行为。结果表明:在模拟地层水腐蚀环境下,2830镍铬合金钢与140V碳钢偶接后,发生了明显的电偶腐蚀,其中碳钢140V作为偶对体系的阳极,平均腐蚀速率明显增长,而镍铬合金钢2830作为阴极,平均腐蚀速率有所减缓。XRD检测结果表明,2830钢试样表面生成主要是内部基体的Fe-Ni固溶体、Cr-Ni固溶体、Fe及Ni的腐蚀产物膜,140V钢试样表面则主要是FeS、FeS2、FeCO3及Fe3O4的腐蚀产物膜。电偶腐蚀评价研究表明镍铬合金钢+碳钢组合电偶腐蚀较严重,在油套管应用中应避免直接接触使用。     

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。     

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。     

X80钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为

利用失重法、电化学测试、SEM(扫描电镜)和EDS(能谱分析)等方法,研究X80钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在3个测试点模拟土壤溶液中以全面腐蚀为主,局部位置发生点蚀;其在代号为AN000,AN065和AN016的模拟溶液中浸泡60 d的腐蚀速率分别为0.55,0.4和0.03 mm/a,腐蚀速率依次减小;随着浸泡时间的增加,Ca2+吸附在X80钢表面并形成Ca的产物层,有效地减缓了X80钢在AN016模拟溶液中的腐蚀。在盐含量较高的土壤环境中,富集在钢基表面的结晶盐对钢的腐蚀具有一定的减缓作用。     

直流干扰对X80管线钢表面腐蚀行为的实验研究

为探究直流电流密度对X80管线钢的表面腐蚀行为,采用传统三电极体系与直流干扰源相结合的方式,建立了不同直流电流密度下X80管线钢在近中性NS4土壤模拟溶液中的电化学测试体系,得到了X80管线钢自腐蚀电位、极化曲线、电化学阻抗和腐蚀形貌特征。结果表明,直流电流密度对X80管线钢在NS4溶液中的腐蚀行为主要分为两个阶段:第一阶段为iDC=0~20 mA/cm^2时,此时主要为双电层和扩散层的形成过程,以全面腐蚀为主,腐蚀电流密度随直流电流密度的增大而增大,腐蚀产物主要为FeOOH;第二阶段为iDC≥50 mA/cm^2时,此时主要以点蚀为主,腐蚀电流密度基本不变,内层腐蚀产物主要以黑色Fe3O4为主。     

喹啉与硫脲在含饱和CO_2气井采出水中的协同效应

加注缓蚀剂抑制CO_2腐蚀是天然气开发过程中的常见工艺,利用缓蚀协同效应可以有效降低缓蚀剂的用量,减少对环境的污染,提高经济效益。为此,采用静态失重法、电化学极化曲线、阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)及电子能谱等实验分析方法,研究了在含饱和CO_2模拟气井采出水腐蚀体系中,喹啉季铵盐(QN)与硫脲(TU)对N80碳钢的缓蚀协同效应。结果表明:①喹啉季铵盐和硫脲均能有效抑制N80碳钢的腐蚀;②喹啉季铵盐是一种以抑制阴极型为主的缓蚀剂;③硫脲对N80碳钢的阴极和阳极均具有较强的抑制作用,是一种混合型缓蚀剂;④当喹啉季铵盐与硫脲复配使用时,在较低的使用浓度下,喹啉季铵盐缓蚀剂与硫脲具有较好的缓蚀协同效应,当3 mg/L喹啉季铵盐缓蚀剂与7 mg/L硫脲复配使用时,缓蚀效果最佳,缓蚀率可达到93.59%;⑤喹啉季铵盐与硫脲相互作用在N80碳钢表面能形成稳定的吸附膜,较大程度地抑制N80碳钢的腐蚀过程。进而还对喹啉季铵盐与硫脲之间的协同作用机理进行了探讨。     

CO2饱和介质中碳源对管线钢SRB腐蚀行为的影响

为探究碳源对油田环境下管线钢微生物腐蚀的机理,研究了不同浓度有机碳源在模拟CO2饱和油田产出水中SRB细胞的存活情况及其对管线钢腐蚀行为的影响。结果显示,细胞数量随着碳源减少（carbon source reduction,CSR）而减少,但与100%CSR（极端碳饥饿）相比,80%CSR（中度碳饥饿）下存活的浮游细胞更多。即使在碳源饥饿后,细胞生存所需的能量可以通过胞外Fe氧化和胞内硫酸盐还原来提供。在局部腐蚀过程中形成氧化亚铁膜和FeS/MnS团聚体。失重和动电位极化曲线测试结果表明,与乳酸和柠檬酸盐同时存在的培养基相比,在80%CSR范围内培养时,钢的腐蚀更严重。在培养期末,观察到严重的钢溶解现象,这是由SRB主导的MIC（微生物腐蚀）和CO2腐蚀造成的。     

热处理工艺对X80管线钢耐腐蚀性能的影响

对比研究了X80钢经不同热处理后,不同浓度的NaC l腐蚀介质和自来水中的电化学腐蚀对其性能的影响。试验所用经不同工艺热处理的X80钢试样包括930℃淬火样、930℃淬火+650℃回火样、930℃淬火+645℃回火样、930℃淬火+630℃回火样和原样。研究表明,对于所选用的X80钢,热处理工艺没有显著改变其腐蚀性能;该材料在NaC l溶液中的腐蚀速率大于其在自来水中的腐蚀速率,且腐蚀速率、腐蚀电流密度随NaC l溶液浓度增大而增大,腐蚀电位随溶液中NaC l浓度的增大向负方向偏移。