碳钢CO2腐蚀的缓蚀剂策略及缓蚀行为研究进展

从新型CO₂缓蚀剂合成制备、绿色动植物成分作为CO₂缓蚀剂开发、CO₂缓蚀剂协同效应研究、苛刻环境下的缓蚀剂性能探究、缓蚀剂构效分析及影响因素评价等5个部分对CO₂缓蚀剂的最新研究进展进行综述分析。针对现有部分缓蚀剂存在性能不足、污染大等问题，CO₂缓蚀剂的增效思路主要包括新型缓蚀剂分子合成、绿色缓蚀剂提取和缓蚀剂复配研究。新型缓蚀剂合成是通过有机化学反应，以杂环分子为原料进行结构设计、官能团接枝或修饰得到新型缓蚀剂分子。该部分同时介绍了纳米缓蚀剂的前沿发展及面临的瓶颈问题。绿色缓蚀剂提取是以天然动植物为原料，改善缓蚀剂的生态安全性，针对绿色缓蚀剂的快速发展提出“全流程”绿色控制理念，建议确立绿色定义标准。缓蚀剂协同效应研究旨在阐明不同缓蚀剂间复配增效的本质机理，当前需要建立快速评价体系，健全探寻最佳复配比的指导理论。另外，缓蚀剂在复杂或极端工况下的结构稳定性、缓蚀性能持久性和缓蚀机理变化对其实际应用至关重要，油气田开发苛刻环境下“防腐+”一体化试剂的需求增大。除上述制备与应用...     

CO2饱和溶液中缓蚀剂的电化学行为及缓蚀性能

利用电化学交流阻抗（ＥＩＳ）、极化曲线和高压釜实验装置,分别在ＣＯ２饱和及高ＣＯ２分压下的模拟油田产出水中,对ＩＭＣ－８７１－Ｇ缓蚀剂的电化学行为及缓蚀性能进行了研究,结果表明：随着缓蚀剂的加入,阴阳极腐蚀电流密度明显减小,腐蚀电位逐渐正移,阳极过程受到较大程度的抑制,表明药剂为阳极吸附型缓蚀剂,且附合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附规律。     

油气田中抑制CO_2腐蚀缓蚀剂的应用及其研究进展

加注缓蚀剂抑制油气田中的CO2腐蚀是一种简单、使用方便、投资少、见效快的腐蚀控制方法。本文围绕油气田中缓蚀剂单一成分、复配效果、应用环境及绿色环保等几个方面对抑制CO2腐蚀的缓蚀剂进行了分类,综述了国内外抑制CO2腐蚀缓蚀剂的研究进展,并提出了该领域的发展趋势。     

油气田高温高压条件下CO_2腐蚀缓蚀剂的研究进展

对近年来国内外开展的有关高温高压环境下CO2腐蚀缓蚀剂的研究进行综述,讨论了缓蚀剂的作用机理,评述了抑制CO2腐蚀常用的咪唑啉类、有机胺类、季铵盐类等缓蚀剂在国内外的研究与应用状况,展望了这一领域的研究前景和发展方向。     

南海西部某气田防CO_2腐蚀缓蚀剂研发

本文以南海西部某气田高含CO_2气体腐蚀防护要求为出发点,通过合成与复配,研发出新型缓蚀剂HYH-10,其优良的缓蚀性能适合该气田特殊工况的应用要求,并取得良好防腐效果,对提高气田CO_2腐蚀控制水平,确保气田的经济安全开发具有重要意义。     

EC缓蚀剂对钢铁的腐蚀行为研究

用失重法、极化曲线法研究了ＥＣ缓蚀剂在Ｈ２Ｓ和ＮａＣｌ溶液中对２０碳钢的缓蚀行为,分析了分子结构对缓蚀作用的影响及其在钢铁表面的吸附。结果表明,ＥＣ缓蚀剂具有良好的缓蚀效果。     

抑制CO_2腐蚀用咪唑啉类缓蚀剂及机理研究进展北大核心CSCD

对咪唑啉类缓蚀剂抑制CO_2腐蚀作用机理方面的研究进行了综述,同时,从单一组分及复配组分角度,综述了国内外抑制CO_2腐蚀液相用及气液两相用咪唑啉缓蚀剂的最新研究进展,对今后的研究和攻关方向提出建议。     

SL-2B缓蚀剂的电化学行为研究

采用动电位极化法和交流阻抗法对ＳＬ－２Ｂ缓蚀剂在油田采用水中的缓蚀机理进行了研究,结果表明ＳＬ－２Ｂ缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,在一定浓度范围内,对Ｑ２３５钢的缓蚀作用机理为几何覆盖效应。     

脂肪酰胺类缓蚀剂对X65钢抗CO2腐蚀的机理研究

通过电化学极化及电化学阻抗谱（EIS）测试研究了一种脂肪酰胺类缓蚀剂对X65低碳钢抗CO2腐蚀的机理,结果表明,该类缓蚀剂是一种阳极型缓蚀剂,属于界面吸附型,通过负催化机制产生缓蚀作用,对X65低碳钢抗CO2腐蚀具有良好的效果,其缓蚀效率随浓度的增加而提高,存在极值现象,在0．5g／L时达到最大．其阻抗谱有2个时间常数,相应的等效电路的描述码（CDC）为：R（C（R（CR）））．     

海底管道腐蚀产物对缓蚀剂效率的影响

目的：研究海底管道中的腐蚀产物对缓蚀剂效率的影响,对海底管道运行过程中缓蚀剂的使用提出建议。方法采用高温高压反应釜模拟现场作业条件进行CO2腐蚀实验,采用失重法测定海底管道钢试片的全面腐蚀速率,采用扫描电子显微镜观测试片微观表面形貌,实验评价已发生腐蚀试片和清除腐蚀产物试片的全面腐蚀速率和缓蚀剂效率。结果在经过CO2预腐蚀并覆盖腐蚀产物膜后,高效缓蚀剂H的缓蚀效率为75%,低于直接作用于裸钢时的缓蚀效率90%。清除腐蚀产物后,缓蚀剂H的效率为80%,比未清除前的缓蚀效率有所提高,低于常用的缓蚀剂效率设计值85%,且试片的全面腐蚀速率有所降低。结论在海底管道投产后,应避免初期缓蚀剂加注不当或不足发生的CO2腐蚀,如果通过铁离子含量检测等方法已检测发生比较严重的 CO2腐蚀,应及时采取清管和后续预膜措施,必要时应及时调整缓蚀剂加注剂量或缓蚀剂类型。     

一种新型的咪唑啉类缓蚀剂CPA-1对N80钢在CO2环境下的缓蚀性能评价

目的考察一种新型的咪唑啉类缓蚀剂CPA-1对N80钢在CO_2环境下的缓蚀性能。方法通过失重法、电化学阻抗谱和极化曲线,研究了在不同温度下缓蚀率和缓蚀剂浓度之间的关系,利用扫描电子显微镜和扫描电化学显微镜对表面形貌进行了观察分析,根据等温吸附模型研究了咪唑啉缓蚀剂在N80钢表面的吸附类型。结果失重结果表明,缓蚀剂的缓蚀效率随浓度的增大而升高,当温度为40℃、缓蚀剂质量浓度为250 mg/L时,缓蚀率达到95%;温度升高至80℃时,缓蚀率下降至87%。电化学试验表明,咪唑啉类缓蚀剂对阴极和阳极反应均有抑制作用。表面形貌分析表明,缓蚀剂能有效改善金属表面的腐蚀程度。结论咪唑啉类缓蚀剂CPA-1属于混合型缓蚀剂,对N80钢具有较好的缓蚀性能。缓蚀机理为通过吸附方式在金属表面形成一层吸附膜抑制金属腐蚀,吸附方式遵循Langmuir吸附等温模型,物理吸附和化学吸附均会在金属表面发生。     

多相流动状态下缓蚀剂对X70钢CO2腐蚀的影响

目的 研究在多相流动状态,尤其是段塞流动条件下,各种浓度的不同缓蚀剂对X70钢腐蚀的影响.方法 采用自制实验装置模拟起伏管路段塞流动条件,通过电子显微镜、挂片失重等方法,对挂片表面形貌、腐蚀速率进行分析,数值仿真了多相流动状态下缓蚀剂乙二醇对X70钢CO2腐蚀速率的影响.结果 自制实验装置的挂片表面形貌、挂片失重速度与真实环道实验相似.实验用缓蚀剂的质量浓度超过35 mg/L后,均匀腐蚀缓蚀效率提升明显,继续提高缓蚀剂的浓度,均匀腐蚀缓蚀效率变化不大.多相流动条件下,缓蚀剂对局部腐蚀的缓蚀效果不明显.仿真用缓蚀剂乙二醇的质量浓度达到250 mg/L后,缓蚀效率变化与实验结果类似.结论 自制实验装置可以模拟起伏管路内气液两相流动状态,实验结果可靠.缓蚀剂的最佳缓蚀效率存在临界浓度,小于临界值时,对挂片的缓蚀作用甚微,超过临界浓度时对挂片表面的腐蚀速率影响不大.段塞流动状态下,缓蚀剂的缓蚀作用仅针对挂片均匀腐蚀,对局部腐蚀影响不大,甚至会促进局部腐蚀的发展.     

CO2环境中植物缓蚀剂研究进展

植物提取物作为金属腐蚀抑制剂,具有成本低廉、无毒无污染和缓蚀效率高的特点,近年来受到了广泛的关注.针对CO2环境中植物缓蚀剂的研究进展进行了综述,简述了植物缓蚀剂的防腐优势.总结了目前常用的植物有效缓蚀成分的分析与提取方法,发现具有腐蚀抑制作用的活性成分大都具有孤电子对,其官能团中包含了氧原子、共轭双键或芳环.同时,在常规溶剂萃取方法的基础上,引入超声波、微波和超临界流体萃取等手段,可有效提高植物缓蚀剂的缓蚀效率.在植物缓蚀剂中添加Zn2+、I?或纳米材料后,呈现协同效应.此外,还阐述了植物缓蚀剂的作用机理.现有植物缓蚀剂以成膜型为主,其机理包括物理吸附、化学吸附和混合吸附.最后,对植物缓蚀剂未来的研究方向及发展趋势进行了展望,为进一步验证所用植物的安全性,有必要对其毒性、生物蓄积性和生物降解性进行实验.采用量子化学计算方法、分子动力学(MD)以及蒙特·卡罗方法(MC)等计算技术,对植物提取物的化学性能进行合理预测,也是未来的研究方向之一.     

不同碳链长度咪唑啉缓蚀剂在CO2驱采油环境中的腐蚀防护作用

目的 合成制备适用于CO2驱油环境中井筒材料的腐蚀防护的咪唑啉缓蚀剂,探究碳链长度对咪唑啉缓蚀剂腐蚀防护性能的影响机制。方法 以辛酸、月桂酸、硬脂酸和二乙烯三胺等为原料,经酰胺化和环化后制备得到3种碳链长度(C7、C11和C17)的咪唑啉缓蚀剂。通过傅里叶变换红外光谱、量子化学计算、失重法、电化学方法以及表面观察技术,对合成缓蚀剂在CO2驱油环境中对井筒材料的腐蚀防护性能进行了评价。结果 红外测试观察到3种链长(C7、C11和C17)的咪唑啉缓蚀剂的特征吸收峰,表明3种链长咪唑啉缓蚀剂成功制备。量子化学计算表明,合成的C17咪唑啉缓蚀剂具有最优的供电子能力和最佳的疏水能力。腐蚀失重和电化学测试结果显示,所合成的3种不同碳链长度的咪唑啉缓蚀剂均对CO2驱腐蚀环境中N80钢具有良好的腐蚀防护作用,随着缓蚀剂浓度的提升,其缓蚀效率逐渐增高。其中含有17个碳链的咪唑啉缓蚀剂(C17)在10 mg/L时缓蚀效率达到了90%以上。拉曼光谱观察到N80钢表面C=N和C—N的吸收峰,表明合成的3种缓蚀剂在N80表面上吸附。SEM结果发现,添加C17咪唑啉的N80表面腐蚀最为轻微,其腐蚀防护效果最优。结论 合成的C17碳链的咪唑啉缓蚀剂具有优异的腐蚀防护效果,随着碳链长度的增加,碳链的推电子能力增强,使得咪唑啉缓蚀剂更容易在N80钢表面吸附,同时长碳链形成的缓蚀剂膜层也具有更好的疏水作用,导致咪唑啉中缓蚀剂越长其缓蚀效果越好。     

缓蚀剂类型和含水率对碳钢在H_2S/CO_2环境中腐蚀行为的影响

在不同含水率条件下,研究了水溶型、油溶型、油溶水分散三种类型缓蚀剂对A106钢在模拟油田产出水中的缓蚀作用。结果表明:水溶型缓蚀剂的缓蚀效果优于油溶型和油溶水分散型缓蚀剂的;当缓蚀剂添加量为50mg/L时,随着含水率升高,水溶型缓蚀剂的缓蚀效果变好,油溶型缓蚀剂的缓蚀效果变差,油溶水分散型缓蚀剂的缓蚀效果变化没有规律;缓蚀剂的油水分配比对缓蚀效果有明显影响,分配比越小缓蚀效果越好。     

双咪唑啉在CO2/O2环境中的缓蚀行为及其与巯基乙醇的复配性能

目的 探究双咪唑啉(PMA)在CO2/O2环境中对碳钢的缓蚀作用及其与2-巯基乙醇(MAT)复配时的缓蚀性能和机理。方法 采用红外光谱对合成的PMA进行表征,运用失重法、电化学测试技术(阻抗谱和极化曲线)和表面形貌分析等手段评价PMA的缓蚀性能,同时探究PMA与MAT复配后的协同缓蚀作用。通过量子化学计算和分子动力学模拟,分析PMA与MAT分子的吸附活性位点和吸附能力。结果 失重实验结果表明,CO2/O2环境中添加100 mg/L PMA时,缓蚀率可达66.47%。随MAT浓度的增加,缓蚀效率逐渐提高,当MAT的质量浓度为40 mg/L时,缓蚀率达到最高值(70.38%)。电化学测试结果表明,PMA和MAT复配后,碳钢的腐蚀电位随缓蚀剂浓度的升高而升高,阳极反应受到明显抑制。扫描电镜观察到加入复配缓蚀剂后,碳钢表面光滑,腐蚀深度减小。理论计算结果表明,PMA的活性位点在咪唑啉环上,而MAT的活性位点在硫原子上,二者复配后自由体积分数减小,因此缓蚀效率提高。结论 由于PMA在碳钢表面有较强的吸附能力,因此在CO2/O2环境下的缓蚀效果较好,PMA与MAT表现出较好的协同作用,二者复配后,能够更有效地抑制碳钢在CO2/O2环境中的腐蚀。缓蚀机理为PMA在碳钢表面形成一层保护膜,MAT的加入使保护膜更加致密。     

CO_2分压对N80油管钢CO_2腐蚀行为的影响

利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟试验。采用失重法、SEM和XRD等手段研究了CO2分压对N80油管钢在100℃下CO2腐蚀行为的影响。结果表明,N80钢的腐蚀速率随CO2分压升高而上升。不同CO2分压下腐蚀类型与腐蚀产物膜宏观形貌的变化相对应,在低CO2分压下腐蚀产物膜完整覆盖。随着CO2分压的进一步升高,腐蚀产物膜由局部覆盖转而重新完整覆盖。相应地,N80钢在低CO2分压下发生全面腐蚀,然后随CO2分压的进一步升高,腐蚀类型由局部腐蚀向全面腐蚀过渡。     

油田污水介质中的固体缓蚀剂

室内制备出了一种新型固体缓蚀剂,用静态失重法和扫描电镜对其缓蚀性能进行了综合评价。设计了现场应用固体缓蚀剂所使用的井下装载筛管,提出了缓蚀剂加量计算公式,探讨了固体缓蚀剂的长效缓蚀机理,即缓慢释放原理、低溶解度原理和工具控流原理。使用动态玻管法测得研制的固体缓蚀剂样品需80天溶解完毕,在有效释放期内,缓蚀率均大于80%。