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。     

防H2S腐蚀的硫脲基咪唑啉缓蚀剂研究

依据轨道能量理论,结合多齿配体与金属离子形成的五元或六元环鳌合物很稳定的特性,将多个具有缓蚀作用的官能团或结构连接到一个分子上,设计了一种具有缓蚀作用的硫脲基咪唑啉分子。以油酸、多乙烯多胺、硫脲为原料,合成了橙黄色硫脲基咪唑啉,并用红外光谱进行了结构表征。以合成的硫脲基咪唑啉为缓蚀剂主剂,复配表面活性剂、吡啶、甲醛、丙炔醇等,得到防H2S腐蚀的缓蚀剂XL-1。缓蚀剂XL-1具有良好的缓蚀性能,在25℃、H₂S质量浓度2500 mg/L、XL-1加量0.25%时,碳钢腐蚀速率为0.013 mm/a,缓蚀率达95.3%。温度从25℃升至90℃,碳钢腐蚀速率从0.007 mm/a增至0.023 mm/a,缓蚀率从95.3%降至89.0%,抗温达90℃。随NaCl加量的增大,碳钢腐蚀速率增大,缓蚀率降低。在XL-1加量0.5%、NaCl质量分数10.0%、H2S加量2500 mg/L、腐蚀温度55℃的条件下,H2S对碳钢的腐蚀速率为0.027 mm/a,缓蚀率为87.3%。与川渝地区地层水、常用入井液或化学剂混合后,分散均匀,不分层,碳钢缓蚀率大于92%,相容性良好,适用于含硫气田的化学防腐作业。     

高温、含H_2S环境的设备内壁陶瓷金属涂层防腐技术

安岳气田磨溪区块龙王庙组气藏天然气处理厂的设备内壁具有运行温度高,含H_2S、Cl~-和CO_2等强腐蚀性介质,腐蚀环境恶劣等特点。对陶瓷金属涂料进行了实验室测试,并对陶瓷金属涂料在其它工程项目中的运行情况进行了调查,证明陶瓷金属涂料具有附着力强,耐磨、耐高温,抗H_2S、Cl~-和CO_2腐蚀的优良性能。选用陶瓷金属涂料对腐蚀环境恶劣的设备内壁进行防腐,保障了设备的安全运行,通过1年的实际运行和验证发现,陶瓷金属涂料在高温,含H_2S、Cl~-和CO_2等腐蚀性介质的浸泡环境下具有很强的耐蚀性。     

咪唑啉型缓蚀剂的合成及其抑制CO2腐蚀性能的研究

合成了一种咪唑啉型缓蚀剂,并将所合成的咪唑啉型缓蚀剂与其它物质进行复配得到一种抗CO2腐蚀的气-液双相缓蚀剂。利用静态失重法测定了咪唑啉型缓蚀剂在盐酸介质中对20A碳钢以及复配物在CO2介质中对N80钢的腐蚀速度和缓蚀效率。结果表明：该咪唑啉型缓蚀剂在盐酸介质中对20A碳钢具有较强的缓蚀能力,并且其与吗啉衍生物、硫脲及丙炔醇复配后对抑制CO2的腐蚀有很好的效果。在实验条件下,该复配物的加入量为500mg/l时,气相中的缓蚀效率为93.6%,液相中的缓蚀效率为96.9%。     

80SS抗硫钢在高温高压环境中的H2S/CO2腐蚀行为

针对80SS抗硫钢的H_2S/CO_2腐蚀行为,在模拟油田H_2S/CO_2环境下,利用高压釜进行腐蚀试验,采用失重法测试了其腐蚀速率及咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀效率,通过SEM、EDS和XRD测试手段,研究分析了腐蚀产物膜去除前后的形貌特征和化学组成。结果表明,80SS抗硫钢在H_2S/CO_2腐蚀环境中属于中等腐蚀,介质流动和CO_2/H_2S分压比值增大均可加速腐蚀,而缓蚀剂的加入可显著减小腐蚀速率;腐蚀类型存在点蚀或局部腐蚀特征,动态和高CO_2/H_2S分压比值时尤为严重;腐蚀产物膜主要成分为FeS,还含有少量其他成分。     

常用奥氏体不锈钢的腐蚀研究

奥氏体不锈钢在油气工程中应用十分广泛,但是对于含有H_2S、CO_2、Cl~-等腐蚀介质的工况,奥氏体不锈钢的使用受到了限制。本文通过高温高压H_2S、CO_2、Cl~-、S单质共存条件下的腐蚀试验,对304L、316、316L、310S及904L在不同腐蚀性介质组合、不同温度工况下的腐蚀行为进行了研究。研究表明,304L相对于其他四种材料,抗腐蚀能力较差,904L的抗腐蚀能力较强,并且受温度、H_2S/CO_2分压、Cl~-浓度及S含量等因素的影响较小。     

咪唑啉类缓蚀剂腐蚀抑制作用

CO2-H2S腐蚀一直是石油工业的一个棘手问题和研究热点。CO2-H2S腐蚀引起的设备和管道腐蚀失效,造成了巨大的经济损失以及严重的社会后果,所以开展抑制CO2-H2S腐蚀的研究具有深远的经济和社会效应。而咪唑啉类缓蚀剂具有优良的缓蚀性能,随着缓蚀剂质量浓度增加,缓蚀率增加,当N-烷基苯并咪唑啉阳离子缓蚀剂质量浓度为50 mg/L时,缓蚀率达到97.15%。近年,针对CO2-H2S腐蚀问题,采用咪唑啉缓蚀剂处理的研究较多,通过金属与酸性介质接触在其表面形成单分子吸附膜,从而降低其电位达到缓蚀的目的。文中对新型咪唑啉类缓蚀剂(季铵盐、酰胺基、硫脲基、苯并和膦酰胺味唑啉类缓蚀剂)的缓蚀机理以及研究现状作了详尽的概述。     

天然气集输管道内腐蚀分析及防护

管道集输是目前天然气长距离输送的重要方式。由于天然气内含有CO_2,溶于水后呈现出弱酸性,对铁等金属材料产生电化学腐蚀,其中阳极端形成FeS沉淀,阴极端发生还原反应,造成管道内腐蚀,影响管道输送安全。以S气田为例,采用腐蚀挂片实验方法对CO_2腐蚀影响因素进行研究,分析了时间、温度及不同浓度下的Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)对挂片腐蚀速率的影响,以及4种缓蚀剂JS-19、KR-16、WX-11、WD-03在不同浓度下的缓蚀效果。研究表明,JS-19、WX-11缓蚀剂具有较好的抗腐蚀效果,并对这2种缓蚀剂进行复配,推荐采用20 mg/L的JS-19+40 mg/L的WX-11缓蚀复配方案,缓蚀率可达到98.1%,腐蚀速率降低到0.007 1 mm/a。     

含N、P、S元素的缓蚀剂ID-1的合成及其在CO_2-H_2O介质中的缓蚀性

本文报导了含N、P、S三元素的缓蚀剂ID-1的合成及其在CO_2-H_2O介质中的缓蚀性能室内评价结果。该缓蚀剂可有效地抑制CO_2驱油中和高CO_2含量油田开采中发生的腐蚀,对低浓度可溶性硫化物(<5mg/l)存在时CO_2-H_2O引起的腐蚀有极好的抑制效果。     

油气田缓蚀技术研究进展

摘要:文章介绍了油气田抑制CO_2/H_2S腐蚀的缓蚀技术研究进展;缓蚀剂作用机理;CO_2/H_2S和CO_2/H_2S环境下缓蚀技术的应用现状。着重介绍了酰胺类、咪唑啉衍生物和季胺盐类等缓蚀剂的国内外研究现状,并展望了油气田抑制CO_2/H_2S腐蚀的缓蚀技术发展趋势。     

二氧化碳驱采油井缓蚀阻垢剂的复配实验研究

针对西部某油田注CO_2驱腐蚀结垢的特点,选用油田普遍使用的咪唑啉、季铵盐、酰胺盐、膦酸盐缓蚀剂以及氨基三亚甲基膦酸和聚天冬氨酸阻垢剂进行复配实验研究,用电化学测试方法和静态阻垢测试实验优选出性能良好的缓蚀剂和阻垢剂单剂,对所选的缓蚀剂和阻垢剂在总质量浓度240mg/L下进行最优配比实验后,采用失重法、模拟工况测试阻垢率以及扫描电镜(SEM)评价复合缓蚀阻垢剂的防护效果。实验结果表明:通过单剂筛选得出的缓蚀剂和阻垢剂在60℃饱和CO_2模拟地层水中对N80碳钢的缓蚀率高达94.13%,阻垢率高达93.98%;在总质量浓度为240mg/L时,缓蚀剂与阻垢剂按2∶1的质量比复配后的试剂,缓蚀率达91.98%,阻垢率达91.10%;在模拟实际最苛刻的生产工况下,复合缓蚀阻垢剂的防腐防垢均能满足油田控制指标。研究表明,膦酸盐和聚天冬氨酸复配的缓蚀阻垢剂可以抑制CO_2驱采油井的腐蚀结垢问题。     

抗H_2S腐蚀的缓蚀剂

在石油和天然气工业中,缓蚀剂得到了广泛而充分的应用,其原因是油、气采炼所遇到的是含有H_2S或CO_2的严重腐蚀性介质,若不使用缓蚀剂,各种机件与管、泵、阀、槽、塔等将迅速遭受腐蚀破坏,甚至酿成燃烧、爆炸的恶性事故;而若选用恰当的工艺缓蚀剂,例如,能保护碳钢而抗H_2S与CO_2腐蚀的缓蚀剂,则能明显阻抑碳钢的腐蚀,取得显著的经济效益。     

适用高温、高Cl-工况下的缓蚀剂合成及评价*

为了满足我国西北油田高温、高矿化度的恶劣开采条件,本文合成了一种喹啉季铵盐缓蚀剂QA,利用红外光谱对合成的样品进行了分析,然后通过高温高压动态反应釜实验考察了缓蚀剂在高温和高Cl~-工况下的缓蚀效果,并利用分子动力学模拟实验研究了所合成缓蚀剂的缓蚀机理。研究表明:喹啉季铵盐QA在140℃、Cl~-浓度为30000 mg/L环境中对N80和P110钢的缓蚀效率在92%以上,是一种缓蚀效果良好的缓蚀剂。此外,分子动力学模拟实验结果表明,缓蚀剂QA能够取代金属表面的Cl~-,减少金属与Cl~-接触,延缓Cl~-在金属表面的腐蚀反应;同时缓蚀剂QA的存在使Cl~-在金属表面的吸附能降低,从而延缓了Cl~-对金属的腐蚀,起到缓蚀效果。图5表1参16     

胜利油田抗氧缓蚀剂的研制与应用

针对胜利油田目前尚没有专门针对抑制高含溶解氧污水腐蚀缓蚀剂,导致药剂投加量大而缓蚀效率较差的现状,综合考虑溶解氧、氧化性物质和HCO3-的协同腐蚀作用,合成了含有羟基、N-C=S和O=C-N等多吸附中心的缓蚀剂葡萄糖硫代胺基甲酸盐,并以葡萄糖硫代氨基甲酸盐为主剂,以有机羧酸盐、硫脲和有机膦酸(ATMP)为辅剂,通过正交实验得到配方为60%葡萄糖硫代胺基甲酸盐+6%硫脲+4%羧酸盐+10%ATMP的缓蚀剂PTT-20。在温度60℃、实验时间72 h下,钢试片在加有30 mg/L复配缓蚀剂PTT-20的污水(氧浓度8.0 mg/L)中的腐蚀速率为0.0405 mm/a。在溶解氧含量为0.6数1.4 mg/L的现场应用中,30 mg/L缓蚀剂PTT-20的缓蚀率可达90%以上,缓蚀效果明显好于目前现场常规应用的缓蚀剂。缓蚀剂PTT-20能够形成多点吸附而牢固地吸附在金属表面,减少氧的吸附;碳硫基和羟基也可以吸收水中的溶解氧,减缓氧腐蚀。复配组分具有协同作用,进一步提高了缓蚀效率。图3表6参13     

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。     

咪唑啉在H2S/CO2腐蚀体系的缓蚀性能研究

通过静态挂片失重法和电化学极化曲线法,研究两种改性的咪唑啉衍生物缓蚀剂在饱和H2S／CO2腐蚀环境中的缓蚀性能。研究结果表明,两种缓蚀剂对饱和H2S／CO2腐蚀体系具有良好的缓蚀效果,使H2S／CO2腐蚀体系的自腐蚀电位发生正移,腐蚀电流密度减小,对碳钢腐蚀反应过程有良好的抑制作用。     

多种缓蚀剂的复配对10号碳钢在酸性体系中的缓蚀作用研究

通过测试碳钢在模拟腐蚀体系中腐蚀速率的方法,考察了2-甲基咪唑啉、N-甲基二乙醇胺和硫脲三种缓蚀剂的缓蚀性能及其复配效应。研究结果表明,在温度为40℃、pH值为2左右时,单独使用2-甲基咪唑啉、N-甲基二乙醇胺和硫脲这三种缓蚀剂对10号碳钢在酸性体系中都有一定的缓蚀效果。其中2-甲基咪唑啉和N-甲基二乙醇胺的缓蚀效果好于硫脲。这三种缓蚀剂分别与钼酸钠、钨酸钠、苯并三唑复配后的缓蚀效果均好于单独使用缓蚀剂时的效果。     

油溶性非离子咪唑啉的开发与性能评价

为满足海上天然气管线集输及腐蚀防护要求,解决在用的水溶性阳离子咪唑啉9H长期加注后在高温条件下或后续处理工况下缓蚀剂的有效成分经常析出而造成海管堵塞等问题,先以油酸、二乙烯三胺、二甲苯为原材料合成了中间体油酸咪唑啉,再通过中间体与环氧丙烷、环氧乙烷在设定温度下反应及复配得到了非离子咪唑啉缓蚀剂。采用动态挂片失重法、SEM和电化学、光学分析等方法研究了缓蚀剂的缓蚀性能及缓蚀机理。研究结果表明:以油酸二乙烯三胺咪唑啉与环氧丙烷、环氧乙烷质量比为1∶0.1∶0.05合成的产物与5%的硫脲复配得了缓蚀剂HS-006,药剂加注浓度为20 mg/L时,在温度95℃、硫化氢加注浓度50 mg/L、CO_2分压0.4 MPa、N2总压1.0 MPa的腐蚀环境下,HS-006对X65碳钢的缓蚀率可达95.03%,缓蚀效果优于现场在用药剂9H。该药剂主要抑制试片的阴极反应,且具有良好的成膜性。     

油溶性咪唑啉的合成及对CO2的缓蚀性能

模拟庆深气田CO2分压范围和采出水矿化度配制腐蚀介质,以异丁醇为溶剂、乳化剂等配制含羟乙基咪唑啉的缓蚀剂,参照《油田采出水缓蚀剂性能评价方法（SY/T 5237—2000）》,测定合成物和复配体系对N80钢试片的缓蚀率。单独使用咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果不理想,缓蚀性能受温度和CO2分压影响较大。将咪唑啉缓蚀剂与适量硫脲、乙二胺在正丁醇、乳化剂、水中进行复配,缓蚀性能有了很大的改善,加药量为500 mg/L的情况下,缓蚀率可达94.65%。     

超临界CO2缓蚀阻垢剂的合成及性能评价

针对高矿化度低渗透油藏CO_2驱油过程中超临界CO_2腐蚀结垢问题,合成一种由苯甲酸硫脲基咪唑及磷酸酯基咪唑啉、喹啉季铵盐和聚环氧琥珀酸盐为主要成分构成的缓蚀阻垢剂CQ-HS。利用高温高压实验、电化学和阻垢率评价方法,在超临界条件下研究了CQ-HS的抗CO_2腐蚀性和阻垢性能。研究结果表明,在80℃、CO_2分压9.0 MPa条件下,添加200 mg/L的缓蚀阻垢剂CQ-HS后,碳钢的腐蚀速率降为0.068 mm/a,具有良好的缓蚀性能;当缓蚀阻垢剂CQ-HS加量为200 mg/L时,其对硫酸钡锶垢的阻垢率可以达到80%以上。在超临界CO_2条件下,CQ-HS缓蚀阻垢剂同时具有缓蚀和阻垢性能,可实现一剂多用的目标。图9表1参15