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川西气田某气井中CO_2腐蚀规律、缓蚀剂的筛选及其缓蚀机理研究

张玲玲

   腐蚀是现代工业和生活中的重要破坏因素,我国年腐蚀损失约占国民生产总值的6%。实践证明,在各种金属腐蚀的防护方法中,添加缓蚀剂是一种工艺简便、成本低廉、实用性强的方法,已广泛应用于石油产品生产加工、化学清洗、大气环境、工业用水、仪器仪表制造及石油化工生产过程中。随着含CO_2油气井的不断发现,油气田管线的腐蚀事故越来越多,因此找出能有效抑制CO_2腐蚀的缓蚀剂已经迫在眉睫。 川西气田某气井所产天然气中含CO_2 0.34% ~ 0.60%(v/v),CO_2腐蚀是不可低估的。为解决该气井的CO_2腐蚀问题,本论文研究内容分两个方向:一方面,研究了该腐蚀介质的CO_2腐蚀规律;另一方面,通过各种方法测试十种常用油气田CO_2缓蚀剂在该腐蚀介质中的缓蚀效率以期筛选出适合该腐蚀介质的有效缓蚀剂并研究其缓蚀机理。全文具体方法及结论分别如下: 1.在常温常压下利用失重试验研究了温度、不同浓度的各种离子对腐蚀介质的腐蚀行为的影响,发现:(1)温度会增大CO_2腐蚀阴极、阳极电极反应速率,但与此同时,又容易使腐蚀产物膜在试样表面形成,保护基体金属;当温度达到80℃后,因发生局部腐蚀使得腐蚀速率大幅度提高。(2)在CO_2饱和的液相介质中,在所选的水平范围内,Ca~(2+)和CO_3~(2-)对CO_2腐蚀速率影响较大,其次是Fe~(2+),其他离子的影响程度较小。实验发现,随着Cl~-浓度的增加,腐蚀速率先增大后减小,但是变化不是很大;随着Fe~(2+)浓度的增大,介质的腐蚀速率降低;随着SO_4~(2-)和Mg~(2+)浓度的增加,腐蚀速率增加,但是Mg~(2+)的影响很小;随着Ca~(2+)和CO_3~(2-)浓度的增加,腐蚀速率先减小后增大。 2.利用电化学实验分别测试了N80钢在常温常压条件下和高温高压条件下的CO_2腐蚀行为。实验结果表明,在常温常压条件下,随着浸泡时间的延长,N80钢表面的自腐蚀电位负移,腐蚀电流密度减小;在高温高压条件下,N80钢的腐蚀速率明显高于常温常压条件时的腐蚀速率,电位要更负。 3.分别利用经典的失重试验方法、电化学手段以及磁阻法评价了油气田中常用的几种缓蚀剂在常温常压条件下的缓蚀效果。研究发现,HGY-9、HGY-10和BUCT-C相对于其他品种在相同条件下的缓蚀效果比较理想,而且升高温度对其缓蚀效率无太大影响。该研究为川西气田某气井的实际应用筛选出合适的缓蚀剂提供理论依据。同时,磁阻法的实验结果与失重试验、电化学试验结果相一致,但其优点在于响应时间快,可以实现连续在线检测,可在现场推广使用该技术。 4.利用电化学手段测试了缓蚀剂HGY-9和IMC-80-N在高温高压条件下的缓蚀效果,结果发现,HGY-9的缓蚀性能比较稳定而且效果比较理想,其缓蚀机理是“负催化效应”;而IMC-80-N的缓蚀效果不是很理想,但比常温常压条件下的缓蚀效率要高。 5.利用高温高压失重试验测试了HGY-9、BUCT-C、IMC-80-ZS、IMC-80-N和HGY-10五种缓蚀剂在高温高压条件下的缓蚀效率,发现它们的缓蚀效果相差不大,与常温常压下的缓蚀效果不明显,不能有效的将体系的腐蚀速率降至0.076mm/a以下,说明这几种缓蚀剂在高温高压下不能达到理想的缓蚀作用。……   
[关键词]:CO_2腐蚀;CO_2缓蚀剂;高温高压电化学;高温高压腐蚀;磁阻法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国海洋大学2007年