塔河油田单井注采交替缓蚀剂的筛选与复配研究

目的有效治理注采交替工况对井下管柱造成的严重腐蚀,促进缓蚀剂技术在塔河油田的广泛应用。方法采用红外光谱法验证了四种有机缓蚀剂的主要成分,测试了缓蚀剂的理化性能,采用失重法评价了缓蚀剂在塔河油田井下注采交替工况的缓蚀效率,并利用电化学方法研究了两种缓蚀剂的复配性能。结果四种缓蚀剂的有效成分分别为油酸酰胺、芳香酮曼尼希碱、油酸咪唑啉和苄基喹啉盐,理化性能测试全部通过。其中,芳香酮曼尼希碱和油酸咪唑啉在井下注采交替工况下具有良好的缓蚀性能,缓蚀效率分别达到73%和67%。油酸咪唑啉和芳香酮曼尼希碱的复配能进一步提升缓蚀效率,当芳香酮曼尼希碱和油酸咪唑啉的质量比为1:3时,复配缓蚀剂的缓蚀效率能达到90%。结论芳香酮曼尼希碱-油酸咪唑啉复配型缓蚀剂是一种适用于塔河油田注采交替工况的缓蚀剂。     

4种吡嗪类缓蚀剂及其在Cu(111)面吸附行为的密度泛函理论研究

为了探究吡嗪类缓蚀剂对铜的缓蚀机理,对比研究4种缓蚀剂的吸附性能。采用基于密度泛函理论（DFT）的量子化学方法,研究了4种吡嗪类缓蚀剂分子的反应活性及其在Cu（111）面的吸附行为,结果表明：4种缓蚀剂分子的前线轨道均分布在吡嗪环上,且吡嗪环上的N原子为分子的反应活性中心;4种吡嗪类缓蚀剂分子均能与Cu原子发生化学吸附形成共价键,且吸附强度排序为2-氨基吡嗪（AP）> 2-氨基-5-溴吡嗪（ABP）> 2-甲基吡嗪（MP）> 吡嗪（PY）;另外,缓蚀剂分子也可以通过静电相互作用与金属表面发生物理吸附。     

唑类缓蚀剂在铜表面的吸附机理

目的对比三氮唑(TA)和苯并三氮唑(BTA)两种缓蚀剂的缓蚀性能,明确两种缓蚀剂在铜表面的吸附类型,并从实验和分子模拟角度解释其吸附机理。方法采用动电位极化曲线法测试两种缓蚀剂的缓蚀效率,采用吸附等温拟合方法确定两种缓蚀剂的吸附类型,采用分子模拟中的量子化学计算方法计算两种缓蚀剂在铜表面的吸附能、形变电荷密度和分波态密度等参数,深入揭示其吸附机理。结果在不同浓度下,BTA的缓蚀效率均大于TA。两种缓蚀剂浓度与覆盖度的关系符合Langmuir吸附模型,其吸附自由能介于-35~-37 k J/mol之间。BTA在铜表面的吸附能绝对值(顶位为4.41 e V,桥位为4.36e V)要大于TA的吸附能绝对值(3.28 e V),吸附过程发生了明显的电荷转移,电子云处于两个成键原子之间,且N原子s,p轨道与Cu原子d轨道发生重叠。中性和质子化形式的两种缓蚀剂分子均可在铜表面发生平行吸附。结论由于BTA在铜表面的吸附能力强于TA,因此BTA的缓蚀性能优于TA。两种缓蚀剂在铜表面既能发生化学吸附,又能发生物理吸附。化学吸附是由于N原子的s,p轨道与Cu原子d轨道相互作用所致,物理吸附是由于中性分子的范德华相互作用和质子化分子的静电相互作用所致。