一种复合型咪唑啉缓蚀剂

以油酸和二乙烯三胺为原料合成咪唑啉季铵盐缓蚀剂后,在50℃、5%的盐酸溶液中用静态失重法对咪唑啉季铵盐与阴离子表面活性剂和无机阴离子进行研究,得到了一个与咪唑啉季铵盐有最佳复配效果的复配体,咪唑啉季铵盐与I-复配比为1∶1(质量比)时,缓蚀剂的缓蚀效果最佳。在不同时间和不同温度下对复合型缓蚀剂的缓蚀效率进行了测量。这种缓蚀剂对A3钢的缓蚀率达到99%以上,比单独用咪唑啉季铵盐缓蚀效率提高了0.7%。     

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。     

氯离子与咪唑啉复配缓蚀剂的合成与应用

利用油酸和二乙烯三胺为原料合成咪唑啉季铵盐缓蚀剂后,在50℃、5%的盐酸介质中用静态失重法对咪唑啉季铵盐与阴离子表面活性剂和无机阴离子的研究,得到了一个与咪唑啉季铵盐有最佳复配效果的复配体,咪唑啉季铵盐与I-复配比为1:1(质量比)时,缓蚀剂的缓蚀效果最佳.在不同时间和不同温度下对复合型缓蚀剂的缓蚀效率进行了研究.结果表明,新型缓蚀剂对A3钢的缓蚀率达到99%以上,与单独用咪唑啉季铵盐相比,其缓蚀效率提高了0.7%左右.     

CO2饱和NaCl溶液中松香基咪唑啉季铵盐的缓蚀吸附行为

以松香和二乙烯三胺为原料合成了松香基咪唑啉,并采用氯乙酸钠对合成产物进行季铵化改性,得到水溶性松香基咪唑啉季铵盐.通过失重法和电化学方法测试了该季铵盐在60℃的CO2饱和3%NaCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能.结果表明,水溶性松香基咪唑啉季铵盐对Q235钢有很好的缓蚀作用,150 mg/L用量时缓蚀率超过90%.该缓蚀剂是一种以阳极抑制为主的缓蚀剂,遵循Langmuir吸附等温式,在钢表面发生自发吸附,存在较强的吸附作用力.     

咪唑啉季铵盐对Q235钢在盐酸溶液中的缓蚀性能

合成了苯乙酸咪唑啉季铵盐(PAIPI)和萘乙酸咪唑啉季铵盐(NAIPI),通过失重法、电化学方法研究了两者在1 mol/L HCl中对Q235钢的缓蚀性能,并探讨了其在Q235钢表面的吸附行为.结果表明,两者在1 mol/LHCl中对Q235钢均为阳极型缓蚀剂,其中NAIPI对Q235钢的缓蚀性能优于PAIPI;两者在Q235钢表面均是单层吸附,属于物理吸附.     

高温高压H2S/CO2环境缓蚀剂分子结构与缓蚀性能关系的研究

用静态和动态腐蚀失重法研究喹啉季铵盐、吡啶季铵盐、曼尼希碱和咪唑啉季铵盐四种不同主体类型缓蚀剂在高温高压H₂S/CO₂环境中N80钢的缓蚀性能,并结合扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表面分析技术研究了不同缓蚀剂主体分子结构与缓蚀性能的关系。结果表明,四类缓蚀剂的缓蚀效率的大小顺序是：喹啉季铵盐>吡啶季铵盐>曼尼希碱>咪唑啉季铵盐。喹啉季铵盐与其他三种缓蚀剂主体分子结构相比具有更好的抗硫性能,其对N80钢具有良好的吸附性能,可形成抗腐蚀性介质渗透能力强的致密均匀和稳定不易分解的有机膜。其缓蚀剂用量为0.15%时,缓蚀率可达97%。     

CO_2/H_2S腐蚀体系中咪唑啉季铵盐与3种阳离子表面活性剂间的缓蚀协同效应

采用分子动力学模拟技术对CO_2/H_2S腐蚀体系中咪唑啉季铵盐(IAS)与3种阳离子表面活性剂间的缓蚀协同效应进行了预测,并通过失重法、极化曲线测试、XPS分析等对预测结果进行验证,同时探讨了缓蚀协同机理。结果表明,IAS与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)间存在较好的缓蚀协同效应,所形成的复合缓蚀剂属于以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂;XPS分析结果表明,复合缓蚀剂中起主要缓蚀作用的物质可能为IAS,而表面活性剂则起到填补缓蚀剂膜层缺陷的作用,不同复配体系协同效应的差异,可能与缓蚀剂分子的空间位阻有关。     

桐油酸咪唑啉季铵盐的缓蚀性能

以桐油为原料合成了桐油酸,使之先后与二乙烯三胺和氯化苄反应,制备了桐油酸咪唑啉苄基氯季铵盐,对其结构进行了红外表征。利用失重法和动电位极化曲线考察了合成的季铵盐在盐酸溶液中对N80钢的缓蚀性能。结果表明,桐油酸咪唑啉季铵盐能有效抑制N80钢在盐酸介质中的腐蚀;随着缓蚀剂浓度的增大,缓蚀效率增加;随着温度升高,腐蚀速率增大,缓蚀效率减小;随着盐酸浓度的增大,N80钢的腐蚀速率增大,缓蚀剂的缓蚀效率变化不明显;该缓蚀剂为阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备及其性能研究

以苯甲酸、三乙烯四胺为原料合成咪唑啉母体,采用1-氟-3-苯基丙烷对其进行改性来制备咪唑啉季铵盐缓蚀剂,并在油田水介质中进行腐蚀性能的评价。结果表明,红外谱图证明该实验成功地合成了咪唑啉季铵盐缓蚀剂;缓蚀剂用量、腐蚀时间和温度对L80钢在油田水介质中缓蚀率的影响明显;SEM实验表明,缓蚀性能提高的原因为在L80钢表面形成了均匀、致密、具有菱形晶态组织的吸附膜。     

改性聚酰胺对CO_2环境中N80钢的缓蚀作用

合成了一种改性聚酰胺类缓蚀剂,采用动态失重法和动电位极化曲线评价了其在CO2腐蚀体系中对N80钢的缓蚀性能,并和咪唑啉季铵盐的缓蚀性能进行了比较。通过量子化学半经验算法AM1方法,计算了改性聚酰胺和咪唑啉季铵盐的最高占有轨道能级(EHOMO)和最低未占有轨道能级(ELUMO),探讨了改性聚酰胺的缓蚀机理。结果表明:所合成的改性聚酰胺对二氧化碳腐蚀具有很好的抑制作用,但效果逊于咪唑啉季铵盐。它是一种以抑制阳极过程为主的混合型缓蚀剂,可能是通过多个吸附中心与金属形成牢固的配位键,起到保护金属的作用。     

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。     

缓蚀剂分子结构与抗硫性能及其缓蚀机理研究

用饱和H₂S/CO₂失重法、高压H₂S/CO₂动态失重法、原子力显微镜（AFM）、环境扫描电镜（SEM）和X射线能量色散光谱（EDX）研究了咪唑啉衍生物、曼尼希碱、吡啶季铵盐、喹啉季铵盐和新稠杂环季铵盐5种不同分子结构缓蚀剂对N80钢的抗硫性能。结果表明5种缓蚀剂对N80钢的抗硫性能均随缓蚀剂浓度的增加而增强,各缓蚀剂的抗硫性能优劣顺序为：新稠杂环季铵盐>喹啉季铵盐>吡啶季铵盐>咪唑啉衍生物>曼尼希碱。静电吸附作用较强、空间位阻效应较小且中心吸附原子的电子云密度较大的缓蚀剂抗硫效果更好,其缓蚀机理主要是有效抑制CO₂/Cl^-腐蚀且促使试片表面生成致密的硫化物保护膜。     

油田酸化液中咪唑啉及其季铵盐的缓蚀作用

采用静态挂片法对合成的两种咪唑啉及其季铵盐的缓蚀性能进行了研究,结果表明,环烷基咪唑啉(NI)、月桂酸咪唑啉(YUC)在60℃15%盐酸、9%的土酸中对N80钢有较好的缓蚀效果;随着咪唑啉季铵盐(NIAS)与硫脲基咪唑啉季铵盐(SUDEI)加量的增大,缓蚀率增大;随盐酸或土酸浓度增加,缓蚀率降低;NIAS的缓蚀效率随温度的升高显著下降,而SUDEI的缓蚀效率受温度影响不显著。NIAS、SUDEI对A3钢的缓蚀效果比对N80钢的缓蚀效果好。在酸性介质中,SUDEI对N80钢的缓蚀效果优于NIAS,在60℃9%土酸中,SUDEI加量为0.1%时,对N80的缓蚀率达到98.50%,腐蚀速率为1.39g/m~2·h,能满足中国石油天然气行业标准要求,而NIAS则不能。     

含氟高温酸化缓蚀剂的制备及性能研究

目的制备并评测一种能耐高温的油田用酸化缓蚀剂。方法用氟碳咪唑啉季铵盐为主剂制备高温酸化缓蚀剂。在模拟高温酸化条件下,通过失重法、电化学法评测缓蚀剂对N80钢的缓蚀性能。通过热重差热法和表面张力法评测主剂氟碳咪唑啉季铵盐的热稳定性和化学稳定性。结果通过失重法评测,在添加缓蚀剂后,N80钢试片的腐蚀速率远低于行业标准SYT 5405—1996中对缓蚀剂评价的一级指标。通过电化学法评测,添加缓蚀剂后,极化曲线中电极腐蚀电位正移,腐蚀电流减小趋势明显;阻抗图谱中容抗弧的半圆直径显著增大,对应的膜电阻Rp显著增大,抑制了腐蚀反应的电荷传递过程。两者均显示缓蚀剂在盐酸溶液中有良好的缓蚀性能,与失重法试验结果一致。热重差热显示,氟碳咪唑啉季铵盐在220℃开始分解,至400℃基本分解完毕。表面张力评测显示,氟碳咪唑啉季铵盐在10%~25%(质量分数)盐酸溶液中10 h之内的表面活性稳定。结论该含氟高温酸化缓蚀剂在90~140℃下,可使酸化过程中盐酸对N80钢的腐蚀速率明显降低。     

混合酸咪唑啉缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

本文采用二乙烯三胺、环烷酸(85%)、油酸为原料,通过咪唑啉季铵化反应,合成一种油田用缓蚀剂。采用红外光谱扫描,通过特征峰的分析,验证合成产物确为咪唑啉季铵盐。通过挂片失重实验,测试了混合酸配比、不同反应温度下所得到药剂的缓蚀性能,确定反应的最佳工艺条件;通过电化学研究了该药剂的增效剂、最佳加药浓度及缓蚀机理。结果表明:在环烷酸:油酸=1:0.6、季铵化反应温度为100~110℃的工艺条件下,所得混合酸缓蚀剂的缓蚀效果最佳;该缓蚀剂与硫脲、丙炔醇等具有增效作用。依据电化学弱极化曲线,该缓蚀剂为抑制阳极过程为主的混合型缓蚀剂。     

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。     

三苯环咪唑啉季铵盐的合成与缓蚀性能

利用两步法合成了三苯环咪唑啉季铵盐缓蚀剂(简称Q ATI)，并对其结构进行了表征，通过腐蚀失重法、电化学测定等方法对其在HCl、H2SO4 酸洗液中对碳钢的缓蚀效果进行测定.结果表明，三苯环咪唑啉季铵盐缓蚀性能优异.同时探 讨了其缓蚀机理.     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的复配机理

通过电化学测试确定咪唑啉季铵盐(IM)和辛基酚聚氧乙烯醚(OP)两种缓蚀剂的最佳复配比,利用X射线光电子能谱(XPS)分析高温高压CO_2腐蚀条件下缓蚀剂在L245钢表面的吸附特性,结合分子动力学计算研究了复配缓蚀剂的缓蚀机理。结果表明:复配后IM缓蚀剂分子在金属表面吸附量增加,同时OP分子的吸附提高了IM缓蚀剂分子在金属表面的吸附覆盖程度,形成致密的保护膜,阻碍溶液中腐蚀性介质对金属表面的侵蚀,有效保护基体减缓腐蚀,从而使得IM和OP复配后的缓蚀率明显升高;IM与OP复配后缓蚀剂分子在Fe(001)表面的吸附强度增大,说明缓蚀剂分子的缓蚀性能本质上是由缓蚀剂分子与金属表面的电子转移行为所决定的。     

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。     

多环咪唑啉缓蚀剂的合成及其缓蚀作用

以月桂酸、四乙烯五胺、癸二酸等为原料合成双环和四环咪唑啉衍生物缓蚀剂。通过失重法和电化学法评价缓蚀剂在模拟地层水(饱和CO2)环境中对L360钢的缓蚀作用。采用扫描电镜和能谱仪,观察并分析了缓蚀剂在钢表面的腐蚀形貌。结果表明:四环月桂酸咪唑啉缓蚀剂(LAI)比双环月桂酸咪唑啉缓蚀剂(SAI)的缓蚀效果好,加入量为400mg/L时达到最高缓蚀率。SAI和LAI都属于混合型缓蚀剂,缓蚀剂遵循Langmuir等温吸附,属于化学吸附。结合SEM和EDS分析可知,SAI和LAI可以在钢的表面形成一层吸附膜,以抑制金属的腐蚀。