耐高温油田缓蚀剂发展.pdf

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1、耐高温油田缓蚀剂的发展117耐高温油田缓蚀剂的发展11,2尹成先白真权（1.中国石油天然气集团公司石油管力学与环境行为重点实验室，陕西西安，710065；2.西安交通大学材料科学与工程学院，陕西西安，710065）摘要：本文总结了油田常用的几种耐高温缓蚀剂，主要分析了溶解氧，二氧化碳，硫化氢，硫酸盐还原菌，溶解盐等因素对耐高温缓蚀剂开发的影响；并对耐高温油田缓蚀剂领域研制工作的前景进行了展望。关键词：高温，油田缓蚀剂，咪唑啉，二氧化碳，硫化氢1前言耐高温油田缓蚀剂是一种出现较晚的缓蚀剂，随着油田采油技术的

2、发展要求而出现。20世纪60年代以前，世界上的油井主要是浅井，井下温度也不是很高，因此，人们对井下高温缓蚀剂的研究较少。进入70年代以后，随着油井的加深，井下温度升高，高温井下腐蚀开始引起人们的注意，研制高性能的高温缓蚀剂便提上了日程。70年代末，前苏联研制成功了以Fe3(PO4)2为主要成份的阴极型高温缓蚀剂，可在200℃下有效抑制磷酸对合金钢的[1]腐蚀。此后，人们对高温缓蚀剂的研究越来越多，尤其是从天然植物中提取有效成份作为[1]缓蚀剂，取得了很大成功，并发现了炔醇类化合物作为高温缓蚀剂所具有的优良

3、性能。我国的高温缓蚀剂出现在20世纪80年代初，第一口试用井是四川一口7000米深的井，井下温度为196℃，压裂酸化获成功后，为解决腐蚀问题，华中理工大学合四川石油管理局[1]井下作业处合作研究出7701复合缓蚀剂，解决了这一技术难题。此后，经过二、三十年[1]的研究最后发现，高温酸化缓蚀剂中多含炔醇类，但我国生产炔醇的厂家很少，且价格昂贵，影响了我国酸化缓蚀剂的发展，但最近国外研究发现以松香胺衍生物、咪唑啉衍生物作[1]为原料的缓蚀剂也有很好的缓蚀效果，我国盛产松香，而且在咪唑啉的研究方面，国内外的研究

4、人员已经作了大量工作，发表了许多这方面的文章，这都有利于我们今后的研究工作。从资料看，咪唑啉两性表面活性剂是国外最近发展起来的一类性能优异的新型表面活性剂[2,3]，这类表面活性剂的分子中含有阴阳两种离子，去污、起泡和乳化性能均较好，并且具有抗静电、杀菌、防腐蚀和耐硬水等许多其它表面活性剂所不具备的优异性能。国内近几年][6][7]也开始了对这一类表面活性剂的研究。目前，生产这种表面活性剂的主要原料为多胺和脂肪酸，在市场上很容易找到，我们的研制工作就是利用多胺和脂肪酸合成高效固体、水溶性的缓蚀剂，能够在高

5、温油田环境中使用。118第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集2耐高温缓蚀剂的类型及使用情况耐高温缓蚀剂根据其组成目前可大致分为两大类：一类无机盐类；另一类是有机化合物类。2.1无机盐缓蚀剂无机盐作为缓蚀剂已广泛应用于金属的防护领域，但近年来，由于环境保护的原因，许多无机缓蚀剂如亚硝酸盐、含铬酸盐、磷酸盐及砷代物等，由于其毒性和污染而使使用受到[8]严格限制，为了寻找新的替代品，研究人员作了大量工作，研究了钼酸钠、铵酸钠、硅酸钠、四硼酸钠等，发现钼酸钠、铵酸钠均具有较好的缓蚀性能。（1）铵酸盐作用机理：铵酸2

6、-3+钠属于成膜型缓蚀剂，WO4离子首先在碳钢表面吸附，而后与Fe发生反应，在阳极区形2+成阻碍Fe扩散的钝化膜，从而起到缓蚀作用。此外，Na2Wo4浓度的增大有利于改善表面钝化膜的性能，使钝化膜更加致密，在(NH4)2CO3饱和液中测定碳钢阳极极化曲线，发现峰2-值电流大大减小。（2）钼酸盐作用机理：钼酸钠属阳极钝化型缓蚀剂，其缓蚀过程是MoO42+2+3+2+与Fe首先形成非保护性混合物，然后Fe被水中溶解的氧氧化成Fe，这时Fe钼酸盐络合物就转化成不溶于中性或碱性水溶液的钼酸高铁，最终钢铁表面为钼酸

7、高铁所覆盖，形成2-保护膜。当MoO4吸附在水合氧化铁膜上后，扩大了阳极钝化区电位范围，使维钝电流密2+3+度减小，诱发小孔再钝化，提高了抗孔蚀性。这种膜作用在于阻止Fe、Fe通过膜向溶液[9]扩散，同时也阻止了腐蚀介质向金属表面的迁移，从而抑制了金属的腐蚀。（3）铵酸盐、钼酸盐的优点：铵酸钠几乎无毒，含少量铵酸钠的冷却水对生物不会造成污染，也不引起微[10]生物滋生，属环境友好的缓蚀剂，且它对许多金属及其合金都有保护作用。我国铵矿储量丰富，这些都为铵酸盐的广泛使用提供了条件。钼酸钠蚀水溶性缓蚀剂，低毒、

8、无公害，[11]不引起微生物滋生，适用于高温高PH值，且在软水、硬水、吹气或脱气的系统中都有效,它通常被用于钢铁防腐，对铜、铝、镉、银和锌也有一定的缓蚀作用，与那些不可逆反应的[12]缓蚀剂不同，它在抑制腐蚀过程中本身消耗并不多,它们作为主组分与其它物质复配能起[8]到很好的缓蚀效果。2.2有机物缓蚀剂这类缓蚀剂使用最广泛的是含磷酸脂类和含氮咪唑啉类，它们主要用于油田管道材料的防腐，由于油田腐蚀环境的固有特征，对缓蚀剂的性能要