氯化钙压井液腐蚀规律及缓蚀剂缓蚀机理研究

发布时间：2017-08-14 21:42

  本文关键词：氯化钙压井液腐蚀规律及缓蚀剂缓蚀机理研究

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【摘要】：在天然气开采过程中,当气井出现故障时,需要对气井进行修复作业,而在修井过程中,通常会利用氯化钙压井液产生的静水压力来平衡地层压力,从而防止因为压力差而发生井喷或者井涌。然而由于压井液多为高密度盐水,同时井底处于高温高压条件,造成的腐蚀问题是修井作业中非常突出的问题。在抑制压井液腐蚀的措施中,添加缓蚀剂是防止压井液腐蚀的一种非常有效的技术。本文主要研究了温度、压井液密度对N80钢在CaCl2压井液体系中腐蚀行为的影响,同时利用失重法、电化学方法、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法研究了硫脲基咪唑啉和三元复配缓蚀剂(葡萄糖酸钠、磷酸二氢锌、乙醇胺)的缓蚀行为和缓蚀机理。主要研究结论如下：(1)N80钢在CaCl2压井液腐蚀规律：腐蚀速度随着压井液密度的增大而降低,随着压井液温度升高而增大。XRD实验结果表明N80钢在CaCl2压井液中的主要腐蚀产物为Fe304和FeOOH。(2)硫脲基咪唑啉有效抑制了N80钢在CaCl2压井液中的腐蚀速度,其缓蚀效率随着作用时间的延长先增大后达到一个稳定值。硫脲基咪唑啉同时抑制了碳钢的阳极和阴极腐蚀过程,属于以抑制阳极过程为主混合型缓蚀剂。当缓蚀剂添加浓度为5000mg/L时,缓蚀剂率可达到80%。傅里叶红外和XPS实验结果表明咪唑啉在碳钢表面形成一层缓蚀剂吸附膜。(3)开发了一种适用于CaCl2压井液中的新型三元复配缓蚀剂(葡萄糖酸钠、磷酸二氢锌、乙醇胺),该三元复配缓蚀剂对N80钢在CaCl2压井液中具有较强的缓蚀作用。研究表明：三元复配缓蚀剂各组分间具有良好的缓蚀协同效应,其缓蚀率随着缓蚀剂浓度的增大而增大,当缓蚀剂添加浓度为1%时,缓蚀剂的缓蚀效率可以达到90%以上。极化曲线结果说明了该三元缓蚀剂属于典型的阳极型缓蚀剂,XPS测试结果表明三元缓蚀剂各组分均参与缓蚀剂吸附膜的形成过程,SEM、AFM证实了在金属基体表面形成了一层致密的缓蚀剂吸附膜。
【关键词】：氯化钙压井液 腐蚀规律 缓蚀剂 硫脲基咪唑啉 缓蚀机理
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE983;TG174.42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 前言13
• 1.2 压井液的分类及发展13-14
• 1.3 压井液腐蚀14-16
• 1.4 腐蚀防护的方法16-17
• 1.5 缓蚀剂的分类17-18
• 1.6 压井液缓蚀剂研究概述18-21
• 1.7 缓蚀剂的研究方法21-22
• 1.8 本文研究的意义及内容22-25
• 第二章 实验部分25-29
• 2.1 主要实验药品及仪器25-26
• 2.2 实验方法26-29
• 第三章 N80钢在氯化钙压井液中的腐蚀规律研究29-41
• 3.1 压井液的密度29
• 3.2 N80钢的失重实验结果29-31
• 3.3 动电位极化曲线31-34
• 3.4 交流阻抗结果34-37
• 3.5 扫描电镜测试结果37-39
• 3.6 XRD测试结果39
• 3.7 腐蚀机理研究39-40
• 3.8 本章小结40-41
• 第四章 硫脲基咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能及机理研究41-59
• 4.1 静态失重实验结果41
• 4.2 动电位极化曲线41-43
• 4.3 交流阻抗结果43-48
• 4.4 XPS测试结果48-52
• 4.5 傅里叶红外光谱测试结果52-54
• 4.6 扫描电镜测试结果54-55
• 4.7 原子力显微镜测试结果55-56
• 4.8 硫脲基咪唑啉缓蚀剂缓蚀机理研究56-57
• 4.9 本章小结57-59
• 第五章 三元复配缓蚀剂缓蚀性能及机理研究59-83
• 5.1 静态失重实验结果59-60
• 5.2 动电位极化曲线60-62
• 5.3 交流阻抗测试结果62-66
• 5.4 XPS测试结果66-77
• 5.5 扫描电镜测试结果77-78
• 5.6 原子力显微镜测试结果78-80
• 5.7 三元复配缓蚀剂的缓蚀机理80-81
• 5.8 本章小结81-83
• 第六章 总结论83-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 导师及作者简介91-93
• 附件93-94

【参考文献】

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本文编号：674880