【摘要】：在石油、天然氣開(kāi)采過(guò)程中,CO2通常作為油氣伴生氣存在于油氣中,引起生產(chǎn)設(shè)施的嚴(yán)重腐蝕,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失并威脅生產(chǎn)安全,還會(huì)造成一定的環(huán)境污染。同時(shí)在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中,由于溫度、壓力和油氣水平衡狀態(tài)的變化,容易在油套管、地下設(shè)備及集輸管路發(fā)生無(wú)機(jī)鹽類的沉積,堵塞管路,影響原油生產(chǎn),造成油氣產(chǎn)量下降,嚴(yán)重影響油田開(kāi)發(fā)效益。添加阻垢劑和緩蝕劑是解決油田腐蝕結(jié)垢問(wèn)題的有效方法,單一的緩蝕劑或阻垢劑往往不能同時(shí)解決腐蝕和結(jié)垢的問(wèn)題或者效果不佳,通過(guò)將兩種或兩種以上的阻垢劑和緩蝕劑進(jìn)行復(fù)配,能夠發(fā)揮藥劑間的協(xié)同效應(yīng),提高緩蝕和阻垢效果的同時(shí)還能減少藥劑的用量。為此本文將實(shí)驗(yàn)室自制的咪唑啉雙季銨鹽類緩蝕劑(A)、聚天冬氨酸(PASP)和羥基乙叉二膦酸(HEDP)進(jìn)行復(fù)配,研制出了一種低磷的、環(huán)境友好型復(fù)配阻垢緩蝕劑,同時(shí)對(duì)復(fù)配阻垢緩蝕劑的緩蝕阻垢機(jī)理進(jìn)行了研究,為該復(fù)配阻垢緩蝕劑的實(shí)際應(yīng)用提供理論上的支持。主要研究結(jié)果如下：(1)咪唑啉雙季銨鹽類緩蝕劑具有很好的緩蝕效果,而HEDP和]PASP僅需很小的用量就可以達(dá)到較好的阻垢效果,同時(shí)兼有一定的緩蝕效果。復(fù)配阻垢緩蝕劑的最佳質(zhì)量比為A:HEDP:PASP=100:3:2,即最佳配方為a3b2c1。(2)25℃、40℃、60℃、80℃四個(gè)溫度下,在復(fù)配阻垢緩蝕劑的添加量小于120 mg·L-’時(shí),緩蝕率逐漸增大,超過(guò)120 mg·L-1時(shí)緩蝕率基本保持不變。復(fù)配阻垢緩蝕劑的阻垢率隨溫度增加逐漸減小,四個(gè)溫度下阻垢率隨濃度增加普遍呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì),且在150 mg·L-1時(shí)阻垢率均達(dá)到85%以上。基于經(jīng)濟(jì)性考慮,在保證緩蝕阻垢效果的基礎(chǔ)上,選取復(fù)配阻垢緩蝕劑的最佳使用濃度為120mg·L-1。(3)通過(guò)極化曲線法、交流阻抗法和掃描電子顯微鏡(SEM)方法研究了復(fù)配阻垢緩蝕劑的緩蝕機(jī)理。極化曲線結(jié)果表明：在不同溫度下添加復(fù)配阻垢緩蝕劑后,X65鋼的自腐蝕電位均明顯正移,且正移的幅度隨復(fù)配阻垢緩蝕劑的濃度增加而增大；陰極和陽(yáng)極反應(yīng)作用系數(shù)均小于1,且fa要遠(yuǎn)小于fc,說(shuō)明該復(fù)配阻垢緩蝕劑是一種典型的陽(yáng)極型緩蝕劑。交流阻抗實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在25℃、40℃、60℃和80℃四個(gè)溫度下,復(fù)配阻垢緩蝕劑分子均可以吸附在X65鋼表面形成一層保護(hù)膜,從而抑制X65鋼的腐蝕。不同浸泡時(shí)間的交流阻抗結(jié)果表明,隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),復(fù)配阻垢緩蝕劑在X65鋼表面形成的吸附膜經(jīng)歷生長(zhǎng)和衰減的過(guò)程,且可以長(zhǎng)時(shí)間保持較高的緩蝕率。X65試樣的掃描電鏡分析結(jié)果表明：在25℃、40℃、60℃和80℃四個(gè)溫度下,不添加阻垢緩蝕劑時(shí)X65鋼在60℃腐蝕最嚴(yán)重,添加復(fù)配阻垢緩蝕劑可以對(duì)X65鋼起到很好的保護(hù)作用。(4)通過(guò)電導(dǎo)率法、SEM和X射線衍射(XRD)方法研究了復(fù)配阻垢緩蝕劑的阻垢機(jī)理。電導(dǎo)率法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：碳酸鈣結(jié)晶過(guò)程可以分成晶核形成和晶粒長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程,復(fù)配阻垢緩蝕劑可以延長(zhǎng)反應(yīng)的誘導(dǎo)期并主要通過(guò)抑制晶核形成過(guò)程來(lái)減緩碳酸鈣垢的生成,對(duì)晶粒長(zhǎng)大過(guò)程的影響較小。CaCO3垢的掃描電鏡分析結(jié)果表明：復(fù)配阻垢緩蝕劑的加入使碳酸鈣晶體由方解石向文石及球霰石轉(zhuǎn)變。CaCO3垢的XRD分析結(jié)果表明：復(fù)配阻垢緩蝕劑能夠促進(jìn)球霰石和文石的形成,抑制方解石的形成,從而使碳酸鈣的晶型發(fā)生改變,達(dá)到阻垢的目的。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE980

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