双曼尼希碱型缓蚀剂的合成及性能评价

采用苯乙酮、甲醛与芳香胺等原料合成出双曼尼希碱并以此作为主剂,通过添加丙炔醇进行复配,制备出一种具有协同效应的双曼尼希碱型缓蚀剂,缓蚀剂的质量配比为:双曼尼希碱∶丙炔醇=1∶0.4。采用静态挂片法评价该剂在不同条件下的缓蚀性能。试验结果表明,在常压、90℃及腐蚀时间为4 h条件下,质量分数为15%的盐酸对N80钢片的腐蚀速率随着缓蚀剂用量的增加呈减小的趋势;当缓蚀剂质量分数超过1.5%以后,腐蚀速率减小的趋势减慢;质量分数为15%的盐酸对N80钢片的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高逐渐增大,当温度达到90℃时,腐蚀速率仅为1.652 3 g/(m~2·h),在盐酸、氢氟酸及土酸介质中对N80钢片腐蚀速率均可满足3~4 g/(m~2·h)的缓蚀剂评价一级指标,可用于现场不同酸化环境中的腐蚀防护。     

一种盐酸酸化缓蚀剂的合成及性能评价

以腐蚀速率为评价指标,通过单因素合成实验,确定了曼尼希碱缓蚀剂主剂的最佳合成条件:pH=4,环己胺、甲醛、苯乙酮摩尔比1∶2∶1,反应温度90℃,反应时间8 h.将合成的曼尼希碱与2.5％增溶剂脂肪醇聚氧乙烯醚、溶剂甲醇复配,得到盐酸酸化缓蚀剂.分别用静态挂片失重法和电化学方法考察其缓蚀性能.结果表明,90℃下,N80钢片在15％工业盐酸介质中的腐蚀速率随缓蚀剂加量的增大而减小;随盐酸质量分数增大而增大;腐蚀速率随温度升高而增大.90℃下,缓蚀剂加量为1.0％时的腐蚀速率为3.635g/(m2·h),满足酸化缓蚀剂一级品≤4g/(m2·h)的要求.该缓蚀剂是以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂,作用机理主要为几何覆盖效应.图6表4参6     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂的合成及缓蚀性能

以N80钢片在加入2%缓蚀剂的20%工业盐酸中90℃的腐蚀速率为考察指标,通过正交设计合成实验,确定了目标曼尼希碱的最佳合成条件:苄胺、苯乙酮、甲醛摩尔比1∶1∶2.5,反应温度80℃,反应总时间14 h,pH值2～3.在最佳条件下合成的该曼尼希碱中加入5%增溶剂(一种非离子表面活性剂),配入适量增效剂(炔醇),得到了盐酸酸化缓蚀剂.性能考察实验结果如下.N80钢片在20%工业盐酸中、90℃时的腐蚀速率随缓蚀剂加量增大(0.5%～3.0%)而减小,加量1.0%时为0.95 g/m2·h;加量1.0%时的腐蚀速率随温度升高(50～100℃)而增大,且表明其耐温性良好;加量1.0%、90℃时的腐蚀速率随HCl质量分数的增大(10%～28%)而增大,在28%盐酸中略高于2g/m2·h.极化曲线及钢片表面扫描电镜照片表明,该剂为以阳极控制为主的混合型吸附成膜缓蚀剂.图6表1参6.     

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。     

季胺盐类缓蚀剂YGC-03在饱和盐水及盐膏层钻井液中缓蚀性能评价

采用静态挂片失重法评价缓蚀剂ASL-1、ASL-2和YGC-03对N80钢在盐水及盐膏层钻井液中的缓蚀性能,分析了温度对缓蚀剂性能的影响。试验结果表明,在盐膏层钻井液中,N80钢的腐蚀速率随着温度的升高而增大,缓蚀剂YGC-03对N80钢有较好的缓蚀效果,可控制N80钢的腐蚀速率在0.04mm/a以下。     

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。     

曼尼希碱酸化缓蚀剂的合成及性能评价

以X肼、苯甲醛和苯乙酮为原料合成了一种曼尼希碱,利用正交试验得出最佳合成条件如下:n(醛)∶n(胺)=3.1,n(酮)∶n(胺)=3.0,pH为2,反应时间为7h,反应温度为80℃.用失重法和电化学方法评价了产物在不同温度、不同酸条件下的缓蚀性能,结果表明,在15％盐酸中,当缓蚀剂加量为1.0％时,N80钢片腐蚀速率为0.37g/(m2 h),高于SY 5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》中缓蚀性能评价的一级标准,且缓蚀剂有较好的抗温抗酸性能,动电位极化曲线测定表明,该缓蚀剂是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂.     

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

以苯乙酮、醛、硫脲等为原料合成曼尼希碱,曼尼希碱再与氯化苄进行季铵化反应,合成了曼尼希碱季铵盐缓蚀剂.通过正交试验确定了季铵化反应最佳条件,即曼尼希碱与氯化苄摩尔比1.5,反应温度50℃,反应时间2h.考察了缓蚀剂用量、腐蚀介质盐酸含量及腐蚀温度对曼尼希碱季铵盐缓蚀剂缓蚀性能的影响.结果表明,在缓蚀剂用量1.0％,腐蚀介质盐酸含量15％、腐蚀温度40℃,腐蚀时间4h及常压条件下,N80钢片的腐蚀速率为0.9 904 g/m2·h,表明曼尼希碱季铵盐缓蚀剂具有优异的缓蚀性能.     

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。     

一种新型复配酸化缓蚀剂对N80钢缓蚀性能的影响

为了研究新型复合酸化缓蚀剂对N80钢的缓蚀效果,以喹啉和氯化苄为原料,在不同温度下合成了喹啉季铵盐,并采用静态失重法和动电位极化曲线方法考察Ca2+及Ca2++Cu+的加入对合成的喹啉季铵盐在15%HCl溶液中对N80钢缓蚀效果的影响,并通过扫描电镜分析了N80钢在15%HCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,合成的喹啉季铵盐的缓蚀效果随着合成反应温度的升高而增强;Ca2+的加入能有效提高喹啉季铵盐在15%HCl溶液中对N80钢的缓蚀效果,但是未达到SY/T 5405—1996行业一级标准要求(腐蚀速率3 g/(m2·h));加入不同比例的Ca2++Cu+后,N80钢的腐蚀速率均小于行业一级标准要求;该复配缓蚀剂主要为混合抑制型缓蚀剂,90℃时对N80钢有较好的缓蚀效果,当温度升高到140℃时缓蚀效果并不理想,有点蚀坑出现。     

N80油套管在油田采出液中的腐蚀与磨损协同作用研究

以长庆油田分公司樊家川油田采出液为介质,在自制的腐蚀磨损试验机中对比研究了N80油套管钢在其中的动静态腐蚀、腐蚀磨损以及缓蚀剂对腐蚀磨损(自行研发的NYS-9缓蚀剂)的协同作用。结果表明,在动态试验中,腐蚀产物膜在流体剪应力的作用下,使得N80油套管钢的局部腐蚀比静态试验严重得多;腐蚀磨损试验初期腐蚀磨损速率较大,随后逐渐减缓;NYS-9缓蚀剂对N80油套管钢具有很好的保护作用,加入缓蚀剂的质量分数为100×10-6时,缓蚀率可达到82%以上。     

新型双曼尼希碱缓蚀剂的合成及性能评价

以硫脲、苯甲醛、苯乙酮为原料,采用两步反应合成出一种双曼尼希碱。以静态腐蚀速率为评价指标,用正交试验法对主剂的第二步合成工艺条件进行优化,最佳合成工艺条件为:n(中间体):n(苯甲醛):n(苯乙酮)=1:1:1,反应温度110℃,反应时间4 h。实验表明:这种双曼尼希碱是以抑制阴极腐蚀过程为主的混合型缓蚀剂,在N80钢表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附为吸热、自发、熵增的过程。在15%HCl中加入1%该缓蚀剂,在60℃N80钢片的腐蚀速率降至0.986 g/(m~2·h),远优于一级缓蚀剂标准。     

抗180℃高温低腐蚀酸液体系构建及应用

针对高温深井酸化施工井下温度高、井下管柱和工具腐蚀严重的恶劣工况,笔者通过分子结构设计和合成,研发了抗180℃高温的新型高温缓蚀剂,并在此基础上优选其他助剂构建了2套抗180℃高温低腐蚀酸液体系。实验结果表明：①该缓蚀剂在180℃下,N80钢片在常规酸腐蚀速度为70 g/m2·h,具有良好的缓蚀性能;②体系无沉淀,不分层,具有良好的配伍性能和较高的抗滤失性;③在180℃下,N80钢片在0.4%和0.8%胶凝酸体系的平均腐蚀速率分别为87.3g/m2·h、95.8 g/m2·h。现场应用表明,抗180℃高温低腐蚀酸液体系满足高温深井酸压施工井下管柱和工具安全要求,施工结束后出井油管内壁光滑,酸压前后酸液性能表现良好,井下安全正常。     

抗180℃高温低腐蚀酸液体系构建及应用

针对高温深井酸化施工井下温度高、井下管柱和工具腐蚀严重的恶劣工况,笔者通过分子结构设计和合成,研发了抗180℃高温的新型高温缓蚀剂,并在此基础上优选其他助剂构建了2套抗180℃高温低腐蚀酸液体系。实验结果表明:①该缓蚀剂在180℃下,N80钢片在常规酸腐蚀速度为70 g/m2·h,具有良好的缓蚀性能;②体系无沉淀,不分层,具有良好的配伍性能和较高的抗滤失性;③在180℃下,N80钢片在0.4%和0.8%胶凝酸体系的平均腐蚀速率分别为87.3g/m2·h、95.8 g/m2·h。现场应用表明,抗180℃高温低腐蚀酸液体系满足高温深井酸压施工井下管柱和工具安全要求,施工结束后出井油管内壁光滑,酸压前后酸液性能表现良好,井下安全正常。