新型复配阻垢缓蚀剂的研制及其性能评价

发布时间：2020-01-27 16:46

【摘要】：在石油、天然气开采过程中,CO2通常作为油气伴生气存在于油气中,引起生产设施的严重腐蚀,造成巨大的经济损失并威胁生产安全,还会造成一定的环境污染。同时在油气田开发过程中,由于温度、压力和油气水平衡状态的变化,容易在油套管、地下设备及集输管路发生无机盐类的沉积,堵塞管路,影响原油生产,造成油气产量下降,严重影响油田开发效益。添加阻垢剂和缓蚀剂是解决油田腐蚀结垢问题的有效方法,单一的缓蚀剂或阻垢剂往往不能同时解决腐蚀和结垢的问题或者效果不佳,通过将两种或两种以上的阻垢剂和缓蚀剂进行复配,能够发挥药剂间的协同效应,提高缓蚀和阻垢效果的同时还能减少药剂的用量。为此本文将实验室自制的咪唑啉双季铵盐类缓蚀剂(A)、聚天冬氨酸(PASP)和羟基乙叉二膦酸(HEDP)进行复配,研制出了一种低磷的、环境友好型复配阻垢缓蚀剂,同时对复配阻垢缓蚀剂的缓蚀阻垢机理进行了研究,为该复配阻垢缓蚀剂的实际应用提供理论上的支持。主要研究结果如下：(1)咪唑啉双季铵盐类缓蚀剂具有很好的缓蚀效果,而HEDP和]PASP仅需很小的用量就可以达到较好的阻垢效果,同时兼有一定的缓蚀效果。复配阻垢缓蚀剂的最佳质量比为A:HEDP:PASP=100:3:2,即最佳配方为a3b2c1。(2)25℃、40℃、60℃、80℃四个温度下,在复配阻垢缓蚀剂的添加量小于120 mg·L-’时,缓蚀率逐渐增大,超过120 mg·L-1时缓蚀率基本保持不变。复配阻垢缓蚀剂的阻垢率随温度增加逐渐减小,四个温度下阻垢率随浓度增加普遍呈现出逐渐增大的趋势,且在150 mg·L-1时阻垢率均达到85%以上。基于经济性考虑,在保证缓蚀阻垢效果的基础上,选取复配阻垢缓蚀剂的最佳使用浓度为120mg·L-1。(3)通过极化曲线法、交流阻抗法和扫描电子显微镜(SEM)方法研究了复配阻垢缓蚀剂的缓蚀机理。极化曲线结果表明：在不同温度下添加复配阻垢缓蚀剂后,X65钢的自腐蚀电位均明显正移,且正移的幅度随复配阻垢缓蚀剂的浓度增加而增大；阴极和阳极反应作用系数均小于1,且fa要远小于fc,说明该复配阻垢缓蚀剂是一种典型的阳极型缓蚀剂。交流阻抗实验结果表明：在25℃、40℃、60℃和80℃四个温度下,复配阻垢缓蚀剂分子均可以吸附在X65钢表面形成一层保护膜,从而抑制X65钢的腐蚀。不同浸泡时间的交流阻抗结果表明,随着浸泡时间的延长,复配阻垢缓蚀剂在X65钢表面形成的吸附膜经历生长和衰减的过程,且可以长时间保持较高的缓蚀率。X65试样的扫描电镜分析结果表明：在25℃、40℃、60℃和80℃四个温度下,不添加阻垢缓蚀剂时X65钢在60℃腐蚀最严重,添加复配阻垢缓蚀剂可以对X65钢起到很好的保护作用。(4)通过电导率法、SEM和X射线衍射(XRD)方法研究了复配阻垢缓蚀剂的阻垢机理。电导率法实验结果表明：碳酸钙结晶过程可以分成晶核形成和晶粒长大两个过程,复配阻垢缓蚀剂可以延长反应的诱导期并主要通过抑制晶核形成过程来减缓碳酸钙垢的生成,对晶粒长大过程的影响较小。CaCO3垢的扫描电镜分析结果表明：复配阻垢缓蚀剂的加入使碳酸钙晶体由方解石向文石及球霰石转变。CaCO3垢的XRD分析结果表明：复配阻垢缓蚀剂能够促进球霰石和文石的形成,抑制方解石的形成,从而使碳酸钙的晶型发生改变,达到阻垢的目的。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE980

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本文编号：2573685