油田用复合缓蚀阻垢剂的制备及其性能研究

发布时间：2017-10-18 14:21

  本文关键词：油田用复合缓蚀阻垢剂的制备及其性能研究

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【摘要】：在油田的生产过程中,存在严重的腐蚀和结垢现象,给油田的开采带来了严重的损失。油田生产中常见的腐蚀类型有CO2腐蚀、H2S腐蚀、垢下腐蚀等；结垢类型主要有CaCO3垢、CaSO4垢及BaSO4垢。鉴于此,本文研发了针对CaCO3垢、CaSO4垢具有较好阻垢性能的高效复合阻垢剂,针对CO2和H2S共同腐蚀条件下具有优异缓蚀性能的高效复合缓蚀剂,及性能优良的复合缓蚀阻垢剂。1.将氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、聚环氧琥珀酸(PESA)及乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)作为复合阻垢剂的待选药剂,进行两两复配,采用静态阻垢法分别测定单组份及复合配方对CaCO3垢及CaSO4垢的阻垢性能。实验结果表明：对于CaCO3垢,ATMP与PESA在任意比例下进行复配都存在协同效应;EDTMPS与ATMP没有任何协同效应；PESA和EDTMPS在二者之比为5：1(PESA:EDTMPS)时存在协同效应。对于CaSO4垢,PESA与ATMP或者EDTMPS以任意比例进行复配,形成的复合阻垢剂阻垢率都大于单-组分的阻垢率,存在明显的协同效应；ATMP与EDTMPS之间没有协同效应。然后优选出阻垢性能最好的两种复合阻垢剂A2P (ATMP:PESA=2:1)与P5E (PESA:EDTMPS=5:1)。采用XRD、SEM方法对单组份及筛选出的A2P与P5E的阻垢机理进行研究。2.采用静态挂片失重法测定三乙醇胺、乙二胺四甲叉膦酸钠、两性咪唑啉三种缓蚀剂的缓蚀性能,筛选出缓蚀效果较好的两性咪唑啉作为复合缓蚀剂的主缓蚀剂。对两性咪唑啉进行复配增效实验,采用3D激光共聚焦显微镜对腐蚀过后的钢片表面形貌进行观察,采用EDS及SEM对钢片表面上形成的腐蚀产物膜进行表征。实验表明,当加入增效剂KI时,两者在加入比为5：1时(M5K),缓蚀效果最好,缓蚀率较单独加入两性咪唑啉提高7%,腐蚀速率降低0.0105mm·a-1;当两性咪唑啉与硫脲以10：1的比例进行复配时(M10S),缓蚀率提高5.8%,腐蚀速率降低0.0114mm·a-1,此时的缓蚀效果略低于M5K。3.将A2P与M5K进行复配,采用静态阻垢法分别测定不同配方对CaCO3垢及CaSO4垢的阻垢性能,利用XRD、SEM对生成的垢样进行表征；采用静态挂片失重法测定不同配方的缓蚀性能,利用3D激光共聚焦显微镜观察去除腐蚀物的钢片表面形貌,并且用EDS及SEM表征钢片腐蚀过后表面上形成的腐蚀产物膜。实验结果表明：当复合缓蚀阻垢剂配方中A2P与M5K的比例为1：1时((A2P)(M5K))为缓蚀阻垢剂的最佳配方,(A2P)(M5K)对CaCO3垢的阻垢率为90.4%,对CaSO4垢的阻垢率为96.4%,腐蚀速率为0.0253mm·a-1,缓蚀率为81.7%,阻垢性能和缓蚀性能都能达到Q/SY 126-2007《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术要求》的行业标准要求。阻垢机理主要可能为螯合增溶效应和晶格畸变作用：缓蚀机理主要表现为成膜机理。本文采用静态阻垢法、静态挂片失重法研究了阻垢剂之间、缓蚀剂之间、阻垢剂与缓蚀剂之间的协同效应,筛选出了A2P、M5K与(A2P)(M5K)三种化学助剂,发现在本实验条件下,A2P的阻垢性能优于单一组分的阻垢性能,M5K的缓蚀性能较单一两性咪唑啉的缓蚀性能有很大提高,(A2P)(M5K)同时具备良好的阻垢效果和缓蚀效果。
【关键词】：油田 结垢 腐蚀 阻垢剂 缓蚀剂 缓蚀阻垢剂 协同改性 KI
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE39
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 1 前言9-22
• 1.1 油田生产过程中结垢和腐蚀现象9-12
• 1.1.1 结垢9-10
• 1.1.2 腐蚀10-12
• 1.2 油田用阻垢剂的研究进展12-16
• 1.2.1 油田用阻垢剂及其分类12-14
• 1.2.2 油田用阻垢剂作用机理14-15
• 1.2.3 油田用阻垢剂的评价方法15-16
• 1.3 油田用缓蚀剂的研究进展16-19
• 1.3.1 油田用缓蚀剂及其分类16-17
• 1.3.2 油田用缓蚀剂作用机理17-18
• 1.3.3 油田用缓蚀剂的评价方法18-19
• 1.4 油田用缓蚀阻垢剂研究进展19-20
• 1.5 本论文研究的主要内容20-22
• 2 实验部分22-26
• 2.1 实验试剂与仪器22-23
• 2.2 评价方法23-25
• 2.2.1 CaCO_3垢的阻垢率测定23-24
• 2.2.2 CaSO_4垢的阻垢率测定24
• 2.2.3 缓蚀性能的测定24-25
• 2.3 垢样和腐蚀试片的表征25-26
• 2.3.1 阻垢机理研究方法25
• 2.3.2 缓蚀机理研究方法25-26
• 3 复合阻垢剂及其性能26-40
• 3.1 阻垢剂对CaCO_3垢的阻垢性能研究26-33
• 3.1.1 单组份阻垢剂对CaCO_3垢的阻垢性能测定26-27
• 3.1.2 ATMP与PESA阻CaCO_3垢的协同效果27-28
• 3.1.3 ATMP与EDTMPS阻CaCO_3垢的协同效果28-29
• 3.1.4 PESA与EDTMPS阻CaCO_3垢的协同效果29-30
• 3.1.5 CaCO_3垢的X-射线衍射(XRD)分析30-31
• 3.1.6 CaCO_3垢的扫描电镜(SEM)分析31-33
• 3.2 阻垢剂对CaSO_4垢的阻垢性能33-39
• 3.2.1 单一阻垢剂对CaSO_4垢的阻垢性能测定33-34
• 3.2.2 ATMP与PESA阻CaSO_4垢的协同效果34-35
• 3.2.3 ATMP与EDTMPS阻CaSO_4垢的协同效果35
• 3.2.4 PESA与EDTMPS阻CaSO_4垢的协同效果35-36
• 3.2.5 CaSO_4垢的X-射线衍射(XRD)分析36-37
• 3.2.6 CaSO_4垢的扫描电镜(SEM)分析37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 复合缓蚀剂及其性能40-53
• 4.1 单一缓蚀剂的缓蚀性能40
• 4.2 月桂酰两性基二乙酸二钠与KI的复配40-46
• 4.2.1 复配缓蚀剂的缓蚀性能40-41
• 4.2.2 钢片3D测量激光共聚焦显微镜分析41-43
• 4.2.3 腐蚀产物膜X-射线色散能量谱(EDS)分析43-44
• 4.2.4 腐蚀产物膜SEM分析44-46
• 4.3 月桂酰两性基二乙酸二钠与硫脲的复配46-52
• 4.3.1 复配缓蚀剂的缓蚀性能46-47
• 4.3.2 3D测量激光共聚焦显微镜分析47-49
• 4.3.3 腐蚀产物膜EDS分析49-50
• 4.3.4 腐蚀产物膜SEM分析50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 复合缓蚀阻垢剂及其性能53-64
• 5.1 复合缓蚀阻垢的阻垢性能研究53-59
• 5.1.1 复合缓蚀阻垢剂对CaCO_3及CaSO_4的阻垢性能53-54
• 5.1.2 CaCO_3垢的机理研究54-57
• 5.1.2.1 CaCO_3垢的X-射线衍射(XRD)分析54-55
• 5.1.2.2 CaCO_3垢的扫描电镜(SEM)分析55-57
• 5.1.3 阻CaSO_4垢机理讨论57-59
• 5.1.3.1 CaSO_4垢的X-射线衍射(XRD)分析57-58
• 5.1.3.2 CaSO_4垢的扫描电镜(SEM)分析58-59
• 5.2 复合缓蚀阻垢剂的缓蚀性能研究59-63
• 5.2.1 复合缓蚀阻垢剂的缓蚀性能测定59-60
• 5.2.2 缓蚀机理讨论60-63
• 5.2.2.1 钢片3D测量激光共聚焦显微镜分析60-62
• 5.2.2.2 腐蚀产物膜SEM分析62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-73
• 攻读硕士期间发表的论文及专利73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1055405