高温井筒CO2腐蚀缓蚀剂的制备和缓蚀性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:smalldong224
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在油气田开发过程中,井筒的CO2腐蚀一直是一个相当严重的问题,其不仅会导致巨大的经济损失还会带来严峻的安全隐患。在众多抑制腐蚀的方法中,使用缓蚀剂较为有效且经济。目前,对于常温常压下缓蚀剂的研究已取得了较大进展,但对于高温高压下缓蚀剂的开发及应用则较少。本文对高温条件下抑制CO2腐蚀的缓蚀剂进行了详细研究。本文的研究内容主要包括两部分。第一部分,首先通过单因素实验对母体缓蚀剂及增效剂的种类及加量进行优选,通过正交实验确定耐高温液体缓蚀剂的配方;随后通过失重法对所得缓蚀剂体系进行性能评价;最后通过电化学分析、腐蚀形貌分析、单体作用分析及热力学分析等手段对所得缓蚀剂体系的缓蚀机制进行详细探究,并构建其吸附模型。第二部分,首先以固体缓蚀剂的成型情况、密度、溶解速率为指标,通过单因素实验确定了固体缓蚀剂的配方;随后通过静态法及电化学法分别评价了固体缓蚀剂的溶解速率及其缓蚀能力;最后通过构建固体缓蚀剂的溶解模型及母体缓蚀剂的吸附模型,对固体缓蚀剂的作用机制进行分析。主要研究结果如下。(1)耐高温二氧化碳腐蚀液体缓蚀剂部分:正交实验所得耐高温缓蚀剂HTCI的配方为:主剂I14/增效剂KI/增效剂甲基丁炔醇=4/2.5/5(质量比)。在170℃、浸没时间12h、HTCI浓度575 mg·L-1、溶液饱和CO2的条件下,HTCI对Q235钢片的缓蚀率可达89.64%。钢片浸没时间、缓蚀剂浓度、腐蚀温度、实验钢材均对缓蚀性能有所影响。HTCI耐温可达200℃。HTCI属于界面型缓蚀剂,作用机理为“几何覆盖效应”,吸附行为属于以化学吸附为主的混合吸附;增效剂与主剂之间存在明显的协同效应。(2)耐高温二氧化碳腐蚀固体缓蚀剂部分:所得固体缓蚀剂SI-4的配方为:主剂I14/硅藻土/聚合物乳胶=1:2:4(质量比)。评价实验表明其溶解速度适中,母体缓蚀剂的累积释放率可达50%,且缓蚀能力优异。SI-4的溶解过程可分为三个阶段。在其浸没到腐蚀介质中后,由于浓差作用母体缓蚀剂逐渐扩散到腐蚀介质中。随后溶液中的母体缓蚀剂分子通过物理吸附及化学吸附作用吸附到钢片表面并构建起较为完善的吸附膜,该吸附膜可以有效阻挡腐蚀粒子的传递,提高阳极反应位垒及其阴极反应过电位,从而抑制阳极反应及阴极反应,阻碍腐蚀过程的进行,最终实现对钢片的保护。
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