两种金属化合物对喹啉季铵盐缓蚀性能的影响

为了提高喹啉季铵盐对N80钢的缓蚀性能,采用静态失重法和动电位极化曲线法,研究了在90℃、15%HCl溶液中添加Al_2O_3及Al_2O_3+Cu Cl2对喹啉季铵盐缓蚀性能的影响。试验结果显示,160℃温度下合成的喹啉季铵盐缓蚀效果较差,不能满足SY/T 5405—1996中的一级指标要求;Al_2O_3的加入能有效提高喹啉季铵盐对N80钢的缓蚀效果,并且能大大降低喹啉季铵盐的用量;Al_2O_3+CuCl_2和喹啉季铵盐复配后,能更大程度上提高喹啉季铵盐的缓蚀效果,缓蚀性能明显好于Al_2O_3与喹啉季铵盐形成的复配缓蚀剂。结果表明,喹啉季铵盐能与金属离子形成较为稳定的螯合物,螯合物通过化学作用吸附在挂片表面形成一层致密的铜膜,阻止了腐蚀离子向金属表面移动,从而表现出较好的缓蚀效果。     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及性能评价

采用硬脂酸、苯甲酸、月桂酸、二乙烯三胺和三乙烯四胺为原料,合成了多种咪唑啉及咪唑啉季铵盐缓蚀剂,对N80钢在的盐酸中有较好的缓蚀作用,其中合成的咪唑啉季按盐的缓蚀性能更为优异。咪唑啉季铵盐类型缓蚀剂MBT在投加量为0.5%时,在12%HCl(60℃,4h)酸液中,N80钢腐蚀速率为0.692g/(m2.h)。该产品与缓蚀剂复配后得到了缓蚀剂SE-1,缓蚀性能得到进一步提高,加量为2%时,在土酸(150℃,4h)介质中,N80钢片在的腐蚀速率为15.91g/(m2·h)。并用动电位扫描技术,对咪唑啉缓蚀剂的缓蚀性能进行了极化行为研究。     

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

以苯乙酮、醛、硫脲等为原料合成曼尼希碱,曼尼希碱再与氯化苄进行季铵化反应,合成了曼尼希碱季铵盐缓蚀剂.通过正交试验确定了季铵化反应最佳条件,即曼尼希碱与氯化苄摩尔比1.5,反应温度50℃,反应时间2h.考察了缓蚀剂用量、腐蚀介质盐酸含量及腐蚀温度对曼尼希碱季铵盐缓蚀剂缓蚀性能的影响.结果表明,在缓蚀剂用量1.0％,腐蚀介质盐酸含量15％、腐蚀温度40℃,腐蚀时间4h及常压条件下,N80钢片的腐蚀速率为0.9 904 g/m2·h,表明曼尼希碱季铵盐缓蚀剂具有优异的缓蚀性能.     

喹啉与硫脲在含饱和CO_2气井采出水中的协同效应

加注缓蚀剂抑制CO_2腐蚀是天然气开发过程中的常见工艺,利用缓蚀协同效应可以有效降低缓蚀剂的用量,减少对环境的污染,提高经济效益。为此,采用静态失重法、电化学极化曲线、阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)及电子能谱等实验分析方法,研究了在含饱和CO_2模拟气井采出水腐蚀体系中,喹啉季铵盐(QN)与硫脲(TU)对N80碳钢的缓蚀协同效应。结果表明:①喹啉季铵盐和硫脲均能有效抑制N80碳钢的腐蚀;②喹啉季铵盐是一种以抑制阴极型为主的缓蚀剂;③硫脲对N80碳钢的阴极和阳极均具有较强的抑制作用,是一种混合型缓蚀剂;④当喹啉季铵盐与硫脲复配使用时,在较低的使用浓度下,喹啉季铵盐缓蚀剂与硫脲具有较好的缓蚀协同效应,当3 mg/L喹啉季铵盐缓蚀剂与7 mg/L硫脲复配使用时,缓蚀效果最佳,缓蚀率可达到93.59%;⑤喹啉季铵盐与硫脲相互作用在N80碳钢表面能形成稳定的吸附膜,较大程度地抑制N80碳钢的腐蚀过程。进而还对喹啉季铵盐与硫脲之间的协同作用机理进行了探讨。     

喹啉季铵盐与金属阳离子作为盐酸酸化缓蚀剂的协同作用

季铵盐类缓蚀剂与金属阳离子的协同缓蚀作用广泛应用于高温酸化缓蚀剂领域,开展相关研究对于诠释高温酸化缓蚀剂多组分协同作用机理具有重要意义。合成了喹啉季铵盐缓蚀剂,研究了不同浓度的Sb2O3,CuI及NiSO4与喹啉季铵盐在20%盐酸,140℃环境中对N80钢的协同作用效果。结果表明,最优化的缓蚀剂配方为2%(质量分数)喹啉季铵盐+0.5%(质量分数)Sb2O3。针对这一最优化配方,通过表面SEM,EDS及XRD分析,研究了两种缓蚀剂组分之间的协同缓蚀作用机理。研究结果表明,喹啉季铵盐与锑化物协同作用形成复合膜是缓蚀的主要原因。增效剂Sb2O3在固液界面还原为单质Sb,沉积于金属表面,与酸化缓蚀剂主剂(成膜物质,喹啉季铵盐)共同形成复合膜,达到缓蚀作用。     

咪唑啉类缓蚀剂的合成及其缓蚀性能评价

在一定条件下合成的多种咪唑啉和咪唑啉季铵盐缓蚀剂,对N80钢在12％的盐酸中有较好的缓蚀作用,其中合成的咪唑啉季铵盐的缓蚀性能更为优异。脂肪酸-乙二胺咪唑啉季铵盐在投加量为0.3％时,在12％盐酸(60℃,4小时)酸液中N80钢腐蚀速率已降为3.91g／m~2·h。该产品与缓蚀剂K复配后,缓蚀性能得到进一步提高,可以满足油田酸化作业要求。     

新型苄叉丙酮曼尼希碱缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究

以苄叉丙酮、苯甲醛、氨基硫脲为原料合成曼尼希碱缓蚀剂,采用静态失重法、极化曲线法、电化学阻抗谱法(EIS)等方法研究了其在盐酸介质中对N80钢的缓蚀行为。结果表明:在60℃、10%HCl溶液中加入1%缓蚀剂,N80钢的腐蚀速率为0.7471 g/(m²·h);极化曲线表明该缓蚀剂为混合型缓蚀剂;缓蚀剂在钢表面的吸附遵循Langmuir的吸附等温线模型;分子动力学模拟结果表明,缓蚀剂分子可以平行地吸附在金属表面,有效地将金属表面和腐蚀介质隔开,从而起到缓蚀作用。     

适用高温、高Cl-工况下的缓蚀剂合成及评价*

为了满足我国西北油田高温、高矿化度的恶劣开采条件,本文合成了一种喹啉季铵盐缓蚀剂QA,利用红外光谱对合成的样品进行了分析,然后通过高温高压动态反应釜实验考察了缓蚀剂在高温和高Cl~-工况下的缓蚀效果,并利用分子动力学模拟实验研究了所合成缓蚀剂的缓蚀机理。研究表明:喹啉季铵盐QA在140℃、Cl~-浓度为30000 mg/L环境中对N80和P110钢的缓蚀效率在92%以上,是一种缓蚀效果良好的缓蚀剂。此外,分子动力学模拟实验结果表明,缓蚀剂QA能够取代金属表面的Cl~-,减少金属与Cl~-接触,延缓Cl~-在金属表面的腐蚀反应;同时缓蚀剂QA的存在使Cl~-在金属表面的吸附能降低,从而延缓了Cl~-对金属的腐蚀,起到缓蚀效果。图5表1参16     

杂环吡啶季铵盐酸化缓蚀剂的合成与性能评价

以多烷基吡啶鎓衍生物和多元脂肪醇基苄氯为原料合成了一种杂环吡啶季铵盐酸化缓蚀剂,通过正交实验设计得出了最佳合成工艺:反应温度为70℃,反应时间为2 h,多烷基吡啶鎓衍生物和多元脂肪醇基苄氯的摩尔比为1:1,pH值为4。合成出的酸化缓蚀剂在90℃,20%的工业盐酸中加入1.0%,腐蚀速率可达2.48 g/(m2·h)。并测试了该酸化缓蚀剂在不同的酸液腐蚀条件下对N80钢的缓蚀性能。实验结果表明:杂环吡啶季铵盐酸化缓蚀剂在不同的酸液腐蚀条件下均具有较好的缓蚀性能,且合成工艺简单,无需添加甲醇等溶剂。     

酸化用双环咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成与性能评价试验

以己二酸、二乙烯三胺为原料合成了双环咪唑啉缓蚀剂JUC,并对其季铵化后得到了适于酸化用的双环咪唑啉季铵盐缓蚀剂JUCI;采用静态挂片失重法对合成的缓蚀剂在酸化条件下的缓蚀性能及与非离子表面活性剂SA-1复配后的缓蚀性能进行了评价研究.结果表明,合成的JUC和JUCI缓蚀剂对N80钢(油管用)在盐酸和土酸体系溶液中有较好的缓蚀作用;JUC和JUCI缓蚀剂中加入少量SA-1后,可增加缓蚀效果;双环咪唑啉季铵盐JUCI缓蚀剂比双环咪唑啉JUC缓蚀剂的缓蚀效果好.     

一种新型高温酸化缓蚀剂的制备及其应用

为了满足高温高压井酸化施工的需求,以3-甲基吡啶,氯化苄为主要原料,合成了一种吡啶类季铵盐。在吡啶类季铵盐中复配一定比例的增效剂和表面活性剂,制备出一种新型高温酸化缓蚀剂HTCI-2,并对其基本性能进行评价。由评价结果可知,在180℃、16 MPa,20% HCl或者土酸,4.5%加量条件下,N80试片的腐蚀速率为38.1 g/（m2wh）和39.6 g/（m2wh）。通过SEM电镜扫描、EDS能谱测试和极化曲线测试可以看出,HTCI-2为一种以抑制阳极反应过程为主的混合型缓蚀剂。HTCI-2能在N80钢片表面形成一层致密的保护膜,有效地阻止酸液和钢铁表面的接触。HTCI-2不含有毒的炔类化合物,与常用的酸化添加剂配伍性良好。在滨深油田滨深22-8井进行了现场试验,工程施工顺利。      

新型耐高温酸化缓蚀剂XAI-180的研发与性能评价

为了使缓蚀剂适用于高温深井酸化施工的恶劣工况,提高其高温缓蚀综合性能,以曼尼希碱季铵盐和喹啉季铵盐复配物作为缓蚀剂主剂,通过协同优选复配增效剂和助溶剂等辅剂,采用正交实验完成了高温酸化复合缓蚀剂XAI-180的配方设计,结合失重法和电化学测试分析法评价了XAI-180的缓蚀性能。研究结果表明:①自制的曼尼希碱季铵盐缓蚀剂与喹啉季铵盐缓蚀剂复配主剂形成了明显的协同效应,当两者配比为21∶5时,缓蚀效果为最佳;②高温缓蚀剂XAI-180是一种既可以抑制阴极反应,又可以抑制阳极反应的混合控制型缓蚀剂;③在加入5%酸化缓蚀剂XAI-180、180℃的条件下,N80钢片在盐酸浓度为20%的常规酸中腐蚀速度为70 g/(m~2·h),在0.4%胶凝剂和0.8%胶凝剂的体系中的腐蚀速率分别为92.3 g/(m~2·h)、95.8 g/(m~2·h)。结论认为,高温酸化缓蚀剂XAI-180在180℃、20%盐酸浓度的胶凝酸体系中具有配伍性好、缓蚀性强等优点,能满足180℃以上储层酸化压裂施工的要求。     

喹啉缓蚀剂对N80石油管道钢小孔腐蚀的影响

模拟石油开采环境中石油管道的小孔腐蚀,通过对闭塞区内、外溶液进行腐蚀介质浓度分析、电化学分析以及对闭塞区内金属表面腐蚀形貌进行观察,研究了喹啉缓蚀剂（QA）对N80石油管道钢在0．5％CH,COOH＋5％NaCl的饱和H2S溶液体系中小孔腐蚀的缓蚀性。结果表明：55℃时随着本体溶液中QA缓蚀剂浓度的增加,闭塞区Cl^-和S^2-浓度逐渐降低,抑制闭塞区溶液的pH值下降,对闭塞区的缓蚀效率逐渐增加、,在本体溶液中添加0．6％～0．8％的QA缓蚀剂时．对小孔内材料的缓蚀率可达96．58％以上     

磷酸缓蚀剂的研究

采用失重法和电化学方法对碳钢在磷酸溶液中腐蚀行为及喹啉季铵盐等在磷酸中的缓蚀作用进行试验,结果表明,碳钢在磷酸中的腐蚀速率随磷酸浓度增大而增加,但在磷酸浓度大于４０％以上,碳钢腐蚀速率则随磷浓度增大而变化缓慢。喹啉季铵盐是较好的磷酸缓蚀剂,它与碘化物有协同作用,文中还讨论了缓蚀剂的作用机理。     

一种耐200℃高温缓蚀剂

为解决200℃高温酸化用工作液对井下管柱腐蚀风险问题,运用高分子合成方法形成了一种以曼尼希碱季铵盐为主剂,炔醇衍生物、无机盐为增效剂,醇溶剂、分散剂为辅剂的新型复合酸化用缓蚀剂。引入炔醇衍生物替代丙炔醇,毒性降为低毒,且缓蚀剂溶解分散性好。运用高温高压动态腐蚀评价方法开展室内评价,缓蚀剂加量为5.5%,15% HCl在200℃下腐蚀速率低于60 g/（m2·h）,20% HCl的腐蚀速率低于70 g/（m2·h）;缓蚀剂与15%盐酸在200℃下配伍性良好,酸液体系腐蚀速率仍低于70 g/（m2·h）,电化学腐蚀结果表明加入缓蚀剂的酸液电流密度低至6.07×10-6 A/cm2。缓蚀剂的缓蚀速率随主剂、增效剂加量的增加而降低,随酸浓度、稠化剂加量的增加而增大;缓蚀剂的电化学评价结果表明加入复合缓蚀剂酸液电流密度低,具有较好的缓蚀效果,加量达到一定程度后增加用量不能进一步提升缓蚀效果。      

曼尼希碱季铵盐缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

以甲醛、酮、有机胺和氯化苄为原料,在40～80℃反应合成了季铵化曼尼希碱缓蚀剂,用失重法评价了产物在质量分数为15%盐酸中对N-80钢片的缓蚀性能,用红外光谱仪表征了其结构。采用静态腐蚀速度评价方法对合成的缓蚀剂DS-17进行了评价,在15%盐酸中,当缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.71g/(m2.h),具有优异的缓蚀性能。合成产物与碘化钾、硫脲和六次甲基四胺复配后,对缓蚀性能具有增效作用,在15%盐酸中,复合缓蚀剂加量为0.5%时的腐蚀速率为0.37g/(m2.h)。通过极化曲线测定,可以认为该缓蚀剂是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂。