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。     

咪唑啉和季铵盐类缓蚀剂对P110S钢的缓蚀作用和机理研究

采用失重法、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和扫描电镜(SEM)研究了咪唑啉和季铵盐缓蚀剂在H_2S/CO_2环境中对P110S钢的缓蚀作用和缓蚀机理。结果表明,咪唑啉缓蚀剂和季铵盐缓蚀剂均为阳极型缓蚀剂;在120℃,H_2S分压为0.55 MPa、CO_2分压为0.80 MPa的环境中,两种缓蚀剂均有一定的缓蚀作用,能有效抑制P110S钢的腐蚀;添加浓度为200 mg·L~(-1)时,咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效率可达87.23%。     

原油与高压CO_2共存条件下咪唑啉缓蚀剂的作用行为研究

采用动态失重挂片、高温高压电化学测试、接触角测试及扫描电镜等手段,在80℃、2.5 MPaCO_2条件下模拟饱和CO_2油田采出水,研究原油与高压CO_2共存条件下咪唑啉缓蚀剂对N80钢的缓蚀作用。结果表明:在含有咪唑啉缓蚀剂的腐蚀介质中加入原油后,电极的开路电位有所增加,电极的电荷传递电阻显著变大,碳钢对水的润湿性明显降低,缓蚀剂在金属表面覆盖更完整,原油显著增强了咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能。     

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。     

咪唑啉类缓蚀剂研究和应用的进展

    综述了由于自然条件(如潮湿空气、酸雨等)、工业酸洗、油气井酸化等原因,不同腐蚀介质的腐蚀机理,咪唑啉类化合物作为一类新型、低毒、高效的水基缓蚀剂,它的应用很好的抑制和减缓了金属腐蚀;概述了咪唑啉类缓蚀剂在不同腐蚀环境下的缓蚀效果以及咪唑啉类缓蚀剂在模拟腐蚀介质体系的应用新进展.     

TP110TS和P110钢在CO_2注入井环空环境中应力腐蚀行为比较

利用U形弯试样浸泡实验和电化学测试技术研究了两种油套管钢在CO_2注入井环空环境中的应力腐蚀开裂行为。结果表明,TP110TS钢和P110钢在注入井环空环境(大量CO_2-微量H_2S)下存在一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀机制为阳极溶解和氢脆协同作用机制。在CO_2-H_2S环境下,咪唑啉类缓蚀剂的浓度对TP110TS和P110油套管钢的应力腐蚀产生不同的影响,添加足量的缓蚀剂对P110钢的应力腐蚀行为产生较好的抑制效果;但当添加量不足时,缓蚀剂会增加P110钢发生应力腐蚀的倾向性。而TP110TS钢的应力腐蚀敏感性随着缓蚀剂浓度的增加而减小,相对更适用于添加缓蚀剂的CO_2-H_2S环境。     

模拟CO2驱油环境下温度对J55油管钢腐蚀行为的影响

利用高压反应釜模拟CO2驱油环境对不同温度下J55油管钢的腐蚀行为及两种咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能进行了研究,计算了腐蚀速率及缓蚀率,分析了腐蚀产物膜的表面特征,分析了试验产出水的离子含量变化。结果表明,J55油管钢的腐蚀速率随温度升高而不断增大,咪唑啉类缓蚀剂对CO2腐蚀缓蚀率高,且改性咪唑啉的缓蚀效果明显更佳,缓蚀剂作用下ΣFe含量比空白试验条件下小得多,而HCO3-离子浓度比其在相同条件空白试验的稍低,缓蚀剂对CO2溶解有一定抑制作用。     

醇醚基双咪唑啉缓蚀剂的性能及机理研究

目的模拟CO_2强采工艺,研究醇醚基双咪唑啉缓蚀剂DIM-OE的缓蚀性能及机理,解决CO_2对整个注采及地面集输系统的低碳钢设备的腐蚀问题。方法采用傅里叶红外光谱仪对醇醚基双咪唑啉进行了分子结构表征,采用动态挂片法评价了DIM-OE在不同CO_2分压、不同温度、不同质量浓度下对N80的缓蚀性能,采用动电位极化曲线研究了DIM-OE的电化学机理,采用扫描电镜和EDS分析了N80腐蚀后的表面形貌和元素含量。结果随CO_2分压的增加,N80的腐蚀速率显著增大。N80的腐蚀速率随腐蚀介质温度的升高先是增大,后又明显下降。随着DIM-OE质量浓度的增加,腐蚀速率逐渐减小,缓蚀率逐渐增大,最终均趋于稳定,腐蚀速率最小为0.063 mm/a,缓蚀率均达到90%以上。DIM-OE为抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,其分子在N80表面的吸附为单分子层吸附,是物理吸附和化学吸附的共同作用。未加DIM-OE的N80表面腐蚀产物中的C、O元素质量分数较高,Fe元素的质量分数较低,腐蚀严重;加有200mg/LDIM-OE的N80表面腐蚀产物中的C、O元素质量分数较低,Fe元素的质量分数较高,腐蚀较轻。结论在CO_2强采工艺条件下,DIM-OE缓蚀剂分子在N80表面可形成稳定的吸附层,有效地抑制CO_2对N80钢片的腐蚀,具有较好的缓蚀作用。     

CO2和SRB共存产出水中咪唑啉衍生物的环境行为及缓蚀长效性研究

采用腐蚀失重法、三维显微镜和电化学方法研究咪唑啉在含有硫酸盐还原菌(SRB)的饱和CO2模拟水中的缓蚀行为,通过紫外分光光度法同步检测咪唑啉浓度变化,研究咪唑啉对SRB生长影响及通过Fourier红外分析咪唑啉残余物质结构。结果表明,缓蚀剂的添加抑制了SRB的生长,经过10 d的培养后,在有/无SRB的体系中缓蚀剂都具有很高的缓蚀性能,缓蚀率分别为93.0%和94.4%。在有/无SRB体系中的咪唑啉含量分别减小为86.5%和87.5%,红外分析表明残余物质含有咪唑啉的五元环结构特征峰,咪唑啉缓蚀剂不会因SRB生长而使特征官能团断开,其缓蚀性能具有长效性。     

咪唑啉类缓蚀剂缓蚀协同效应的研究现状及展望

咪唑啉类缓蚀剂是油气田现用最普遍的缓蚀剂。而单一的咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀效果并不理想,且成本较高。利用咪唑啉与其他物质间的协同效应增强其缓蚀性能的研究成为咪唑啉类缓蚀剂研究领域中的热点和重点。本文从六个方面对目前咪唑啉类缓蚀剂体系中的协同效应做了综述,对咪唑啉与不同物质间的协同机理进行了探讨,并对咪唑啉类缓蚀剂协同效应的研究方向进行了展望。     

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。     

咪唑啉类化合物在HCl溶液中对碳钢的缓蚀机理分析

目的 研究咪唑啉（IM）及咪唑啉基脲（IU）在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能。方法 采用静态失重法、电化学测试技术、表面形貌及官能团分析、热力学等温方程等方法,研究缓蚀剂在不同温度的盐酸溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能和吸附规律。结果 在静态失重试验中,室温下,随着IM、IU缓蚀剂的加入,碳钢的腐蚀速率从12.54 mg/(cm2?h)分别降低到5.132、0.145 mg/(cm2?h),IM、IU的缓蚀率分别为59.1%和98.9%。随着温度的升高,缓蚀效率略有下降。极化曲线试验表明,增加两种缓蚀剂的浓度,腐蚀电位负移,阳极电流密度下降明显。交流阻抗的测试显示,随着两种缓蚀剂浓度的增大,拟合参数Rct增大、Cdl减小,证明缓蚀剂在金属表面取代了水,并吸附成膜。研究等温吸附模型发现,两种缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程,且根据SEM及XPS分析,证明缓蚀剂分子通过N原子与金属形成共价键,在金属表面吸附成膜。结论 咪唑啉和咪唑啉基脲对碳钢均具有缓蚀效果,且咪唑啉基脲的缓蚀效果更优异。两种缓蚀剂均属于混合型缓蚀剂,且以抑制阴极腐蚀反应速率为主。两种咪唑啉化合物在碳钢表面的吸附过程为自发放热过程,其吸附规律遵循Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附。     

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。     

CO_2环境中咪唑啉缓蚀剂ZC-1对N80钢的缓蚀性能评价

采用失重法和极化曲线测试法评价了咪唑啉型缓蚀剂ZC-1在CO_2环境中对N80钢的缓蚀性能。结果表明:缓蚀剂ZC-1加量为200mg/L时,对N80钢具有良好的缓蚀效果,缓蚀率可达96%;温度高于60℃,随着CO_2分压的增大和温度的升高,腐蚀速率呈降低趋势;ZC-1是一种以阳极抑制为主的吸附型缓蚀剂,与杀菌剂和破乳剂有很好的配伍性。     

咪唑啉型缓蚀剂缓蚀机理的理论研究进展

咪唑啉及其衍生物是金属腐蚀缓蚀剂品种之一,相关研究十分活跃．本文从缓蚀剂分子构效关系的量子化学、缓蚀剂-金属界面体系的分子模拟和缓蚀剂分子在不同腐蚀介质中的缓蚀机理等方面的研究结果,综述了国内外有关咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀作用机理及相关分子模拟的研究进展情况,探讨了其发展方向．     

肉桂酸咪唑啉化合物对N80钢在盐酸介质中缓蚀性能的研究

目的研究肉桂酸咪唑啉缓蚀剂在酸性介质中对N80钢的缓蚀性能。方法以肉桂酸和羟乙基乙二胺为原料,氧化铝为催化剂,采用溶剂法合成了肉桂酸咪唑啉化合物,利用紫外光谱和红外光谱等分析了产物的分子结构,利用静态失重法、动电位极化和交流阻抗等方法研究了咪唑啉缓蚀剂在盐酸介质中对N80钢的缓蚀性能,并对其缓蚀机理进行了初步探讨。结果静态失重法结果表明,缓蚀效率与缓蚀剂的质量浓度有关,当产物的质量浓度达到400 mg/L时,缓蚀效率趋于平稳,可达86.9%。腐蚀速率随着温度的增加而增加,温度在30~50℃时,咪唑啉具有良好的缓蚀效率。极化曲线研究结果表明,该缓蚀剂是控制阳极反应为主的混合型缓蚀剂,作用类型是几何覆盖效应。交流阻抗研究结果表明,该缓蚀剂对碳钢在盐酸介质中的腐蚀有明显的抑制作用,缓蚀效率随着缓蚀剂的质量浓度的增大而增大。结论肉桂酸咪唑啉是一种有效的缓蚀剂,能够明显抑制N80钢在盐酸介质中的腐蚀。     

CO2环境下油酸咪唑啉对X65钢异种金属焊缝电偶腐蚀的抑制作用研究

研究了X65管线钢与316L不锈钢、Inconel 625双金属复合管的异种金属焊缝在CO2环境下的电偶腐蚀行为,以及油酸咪唑啉的缓蚀作用。结果表明,随着电偶电位差的增大,异种金属焊缝的腐蚀速率明显升高,并且都显著高于母材。添加油酸基咪唑啉缓蚀剂能降低异种金属焊缝在CO2环境下的均匀腐蚀速率。但是,当缓蚀剂浓度添加较低时,异种金属焊接试样的碳钢一侧出现了严重的沟槽腐蚀或密集的点蚀坑;进一步增加缓蚀剂浓度才能消除沟槽腐蚀现象。讨论了缓蚀剂对异种金属焊缝电偶腐蚀的抑制机理,该项研究可为异金属焊接接头处的腐蚀防护提供借鉴。     

模拟CO2驱环境中咪唑啉类缓蚀剂对J55钢腐蚀性能的影响

采用极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了模拟CO₂驱环境中两种咪唑啉类缓蚀剂对J55钢的缓蚀性能。利用拟合得到了电化学腐蚀的热动力学参数并对其进行了分析,同时计算了两种缓蚀剂对J55钢的缓蚀效率。结果表明,腐蚀电流密度(J_corr)均随缓蚀剂用量提高而不断减小,缓蚀剂作用下的电荷传递电阻RI均远远大于空白试验条件下的R_t值,改性咪唑啉缓蚀剂比咪唑啉缓蚀剂对C02腐蚀具有更好的缓蚀效果。     

咪唑啉类缓蚀剂对含饱和CO_2的模拟油田采出液中Q235-A钢的缓蚀作用

用失重法、极化曲线和电化学阻抗谱测试技术研究了三种咪唑啉类缓蚀剂对Q235-A钢在85℃、含有饱和CO_2的模拟油田采出液中的腐蚀行为。结果表明,三种缓蚀剂都是典型的阳极抑制型缓蚀剂,作用方式为"负催化效应";由于所含亲水官能团不同,三种缓蚀剂吸附成膜速度具有较大差别。     

柠檬酸介质中咪唑啉复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀作用

采用失重法、极化曲线法研究了咪唑啉与KI的复配缓蚀剂在4%(质量浓度,下同)柠檬酸溶液中对碳钢的缓蚀协同作用。结果表明,复配缓蚀剂可有效抑制45#碳钢在柠檬酸溶液中的腐蚀,当缓蚀剂总浓度为0.4%时,咪唑啉和KI浓度比为3:1时缓蚀效果最好。极化曲线表明该复配缓蚀剂为混合型缓蚀剂。