结垢对P110钢腐蚀的影响及其控制措施

发布时间：2017-03-28 04:07

  本文关键词：结垢对P110钢腐蚀的影响及其控制措施，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：油田结垢是一种普遍现象,当油田中有两种化学不相容组分混合时,就会产生硫酸钡结垢,腐蚀与结垢密切相关,金属表面一旦有垢层形成,由于垢层的堆积和分布的不均匀性就会造成严重的垢下腐蚀,危害安全。一方面,腐蚀产物可以形成垢,如硫化亚铁、碳酸亚铁、氢氧化亚铁,即人们常说的腐蚀产物膜,另一方面,介质中往往存在着不配伍流体产生的垢体,如硫酸钡垢。本文主要探索后者对油管钢腐蚀的影响。首先,采用滴定法研究了硫酸钡垢结垢规律,分析了温度、成垢离子浓度、盐含量对硫酸钡结垢的影响,应用失重法研究上述条件下P110钢的腐蚀速率；其次,通过对P110钢试样在高含钡油田模拟水中浸泡,得到比较均匀且垢层厚度相近的带垢层试样,采用线性极化、交流阻抗技术研究P110钢在不同温度和不同盐含量条件下垢层试样与裸金属腐蚀过程的电化学活性差异,分析在实验介质中垢层试样和裸金属试样形成的电偶腐蚀,结合表面分析技术研究金属腐蚀行为与垢层之间的相关性;最后,采用正交实验研制了一种油田用硫酸钡垢除垢剂,采用溶蚀法进行了效果评价。利用静态结垢法以及失重法得出了高含钡油田水的结垢率与腐蚀速率的相关性。结果表明,温度越高,溶液中硫酸钡结垢率和结垢量越小,P110钢的腐蚀速率越高,结垢对基体没有保护作用；成垢离子浓度越高,溶液中结垢量越高,P110钢的腐蚀速率下降,结垢对金属基体有一定的保护作用：盐含量越高,溶液中硫酸钡结垢率和结垢量越小但是减小的幅度并不是很大,P110钢的腐蚀速率越高,结垢对金属基体也没有保护作用。温度低时形成的垢层较温度高时形成的垢层致密,X射线衍射检测出生成的垢物质为硫酸钡垢。利用电化学测试得出了结垢金属表面与裸金属表面的电化学活性差异。结果表明,在不同的温度和盐含量下,尽管有垢电极的交流阻抗谱在低频区出现了Warburg阻抗扩散特征,但是高频区容抗较小,表现为垢下较为严重的腐蚀。不同温度下,垢层电极和裸电极形成电偶腐蚀时,偶接初期,垢覆盖电极为阴极,裸电极为阳极,随浸泡时间延长出现电流反转,垢覆盖电极从阴极变为阳极而被腐蚀。裸电极和垢层电极在温度较高时偶合的电位差较大,使腐蚀加剧。盐含量越高,C1-的迁移量增加,有利于垢下闭塞区内pH值降低,更容易出现酸化自催化效应,使垢下腐蚀大大加剧。得到了一种硫酸钡除垢剂,以EDTA二钠为主剂,辅以氨三乙酸、柠檬酸、聚丙烯酸钠。当温度为70℃时,除垢时间24 h,对硫酸钡垢的最佳除垢率可以达到50.77%。
【关键词】：硫酸钡垢 电偶腐蚀 结垢率 电化学
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE358.5;TG178
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 油田水结垢理论9
• 1.2.2 油田结垢步骤9-10
• 1.2.3 油田结垢的影响因素10
• 1.2.4 垢下腐蚀的发生10-13
• 1.2.5 电偶腐蚀机理13-15
• 1.2.6 垢层的清除机理15-16
• 1.3 研究方案16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究方法17
• 1.3.3 技术路线17-18
• 1.3.4 理论依据18-19
• 1.4 主要成果19-20
• 第2章 地层水结垢率与腐蚀速率相关性20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 实验方法20-23
• 2.2.1 静态结垢滴定实验方法20-22
• 2.2.2 失重法测试腐蚀速率22-23
• 2.2.3 成分与形貌测试方法23
• 2.3 环境因素对地层水结垢率的影响23-27
• 2.3.1 温度对结垢的影响23-24
• 2.3.2 Ba~(2+)浓度对结垢的影响24-25
• 2.3.3 SO_4~(2-)浓度对结垢的影响25-26
• 2.3.4 盐含量对结垢的影响26-27
• 2.4 环境因素对腐蚀速率的影响27-30
• 2.4.1 温度对腐蚀速率的影响27-28
• 2.4.2 Ba~(2+)浓度对腐蚀速率的影响28-29
• 2.4.3 SO_4~(2-)浓度对腐蚀速率的影响29
• 2.4.4 盐含量对腐蚀速率的影响29-30
• 2.5 结垢率与腐蚀速率的相关性30-33
• 2.6 垢的物相及表面微观形貌分析33-35
• 2.7 小结35-37
• 第3章 结垢金属与裸金属的电化学活性差异37-59
• 3.1 引言37
• 3.2 实验方法37-39
• 3.2.1 极化曲线与交流阻抗测试方法37-39
• 3.2.2 电偶腐蚀测试方法39
• 3.2.3 成分与形貌测试方法39
• 3.3 结垢金属表面与裸金属表面的电化学特性39-48
• 3.3.1 温度下的极化曲线39-41
• 3.3.2 温度下的交流阻抗谱41-44
• 3.3.3 盐含量下的极化曲线44-46
• 3.3.4 盐含量下的交流阻抗谱46-48
• 3.4 结垢金属与裸金属的电偶腐蚀48-58
• 3.4.1 温度对电偶腐蚀的影响48-53
• 3.4.2 盐含量对电偶腐蚀的影响53-56
• 3.4.3 电偶腐蚀后的SEM和EDS分析56-58
• 3.5 小结58-59
• 第4章 硫酸钡除垢剂的研制59-67
• 4.1 引言59
• 4.2 实验方法59-60
• 4.2.1 溶蚀评价法59-60
• 4.2.2 正交实验法60
• 4.3 除垢主剂的筛选60-61
• 4.4 主剂与其他试剂的复配61-66
• 4.4.1 时间对除垢效果的影响63-64
• 4.4.2 pH值对除垢效果的影响64-65
• 4.4.3 温度对除垢效果的影响65-66
• 4.5 小结66-67
• 第5章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果75

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