酸化缓蚀剂的缓蚀作用机理研究.pdf

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1、2015年1月西安石油大学学报(自然科学版)Jan．2015第3O卷第1期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．30No．1文章编号：1673-064X(2015)01-0095-05诧裁麓侉漤毫产案(中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东湛江524057)摘要：通过模拟酸化腐蚀实验，评价马氏体不锈钢油管用酸化缓蚀剂的缓蚀性能。同时，利用电化学测试技术，探讨其在不同温度条件下的缓蚀作用机理。结果表明：超级13Cr马氏体不锈钢在120oC鲜酸中的均匀腐蚀速率仅为14．5516m

2、m／a，远小于50．8mm／a，缓蚀效率在90％以上，并且局部腐蚀轻微，表明酸化缓蚀剂与超级13Cr马氏体不锈钢具有良好的匹配性。在30℃和60℃，添加缓蚀剂后，腐蚀电位正移，缓蚀剂作用机理为“负催化效应型”。在80℃，腐蚀电位负移，缓蚀剂作用机理为“几何覆盖效应型”。关键词：酸化缓蚀剂；缓蚀效率；作用机理；马氏体不锈钢油管中图分类号：TE988．2；TG172．8文献标识码：A马氏体不锈钢油管具有较高的屈服强度，如超高强15Cr)在鲜酸溶液中的腐蚀速率高达350～级13Cr马氏体不锈钢的最低屈服强度可达758600mm／a。MPa(110Ksi钢级

3、)，高强15Cr和新型17Cr马氏体国内外普遍采用缓蚀剂(主剂，通常为曼尼希不锈钢油管的最低屈服强度则高达861MPa(125si碱)+增效剂(辅剂，一般含金属离子)的协同效应钢级)。另外，马氏体不锈钢也具有良好的腐蚀抗降低马氏体不锈钢油管在HC1、HC1+HF(土酸)溶力，因此广泛应用于高含CO：深井、超深井的腐蚀液中的腐蚀，腐蚀速率可降低到25mm／a以下，且控制。马氏体不锈钢良好的耐蚀性源于其表面不出现明显点蚀。。。致密的、保护性好的钝化膜，该膜在pH值大于3．5本文依据SY／T5405—1996《酸化用缓蚀剂性的腐蚀介质中(高含CO油气井产出

4、水的原位pH能试验方法及评价指标》J，通过模拟酸化腐蚀实值一般大于3．5)L2仍具有较好的热力学稳定性，验，对国内某油田高温高压气井用酸化缓蚀剂的缓可以在环境介质和金属基体之间起到机械隔离作蚀性能进行评价。利用电化学测试技术，探讨其在用，从而达到耐腐蚀目的。不同温度条件下的缓蚀作用机理。随着国内外对油气资源需求的日益增长，各大油田在油气井投产之前，一般都要对储层(产层)进1实验方法行改造，而储层改造常用做法是酸化压裂，酸化压裂的酸化溶液有HC1+HF(土酸)等，由于注人酸化液1．1实验材料及试样(鲜酸)的pH值极低，造成不锈钢表面钝化膜很快实验材料选

5、自88．9×6．45lTlm110Ksi钢级溶解，材料表面成为活性表面，电化学腐蚀速率极超级Ⅱ型13Cr油管用钢，其化学成分(质量分大。有研究表明：在80。【=时，马氏体不锈钢油管数)为C：0．026％；Si：0．180％；Mn：0．310％；P：(包括普通13Cr、超级I型13Cr、超级Ⅱ型13Cr及0．015％；S：O．002％；Cr：12．880％；Mo：2．040％；Ni：收稿日期：2014—11-10基金项目：国家自然科学基金项目(编号：51271146)作者简介：唐广荣(1967．)，男，硕士，高级工程师，主要从事海上油田生产管理和技术研

6、究。E-mail：tanggr@cnooc．tom．cn西安石油大学学报(自然科学版)5．220％；V：0．020％；Ti：0．003％；Nb：0．017％；Cu：表1腐蚀速率评价实验条件Tab．1TestCOIlditionsfortheevaluationofcorrosJollrate0．045％。失重腐蚀速率测试采用50mm×10mmX温度／℃l2O3mm的板状试样，电化学试样为测试面面积1．010％HC1+1．5％HF+3％HAc+5．1％缓蚀剂溶液em、厚度3lilm的圆片状试样，并用1200水砂纸打包(3．4％腐蚀抑制剂+1．7％增效剂

7、)试样与溶液接>20mL／cm磨，表面粗糙度≤1．6m。触面积比I1．2实验条件及方法实验时间／h6总压／MPa10(N2)表1为腐蚀速率评价的实验条件。鲜酸溶液(体积分数)为10％HC1+1．5％HF+3％HAc+鲜酸实验后，取出测试试样，用蒸馏水冲洗去除5．1％组合缓蚀剂(3．4％缓蚀剂+1．7％增效剂)，试样表面鲜酸，然后用二甲基甲酰胺((HCON配制过程中先把盐酸+氢氟酸+冰乙酸搅拌均匀，(CH，))，纯度>199．5)结合软毛刷去除缓蚀剂吸附然后加入缓蚀剂，充分搅拌后再加入增效剂。膜，再用蒸馏水清洗、无水乙醇脱水后冷风吹干。用模拟实验的条件

8、如表1所示。在120℃保温2BS124S电子天平(精度0．1mg)称重并计算其腐蚀h，总的实验时间为6h，其