油井高温酸化缓蚀剂的研制

以萘为原料合成油井高温酸化缓蚀剂,用经典失重测定缓蚀剂的缓蚀速率,并用吸附理论探讨了缓蚀剂的缓蚀机理。     

酸化缓蚀剂的缓蚀作用机理研究

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120℃鲜酸中的均匀腐蚀速率仅为14.551 6 mm/a,远小于50.8 mm/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"。     

耐高温酸化缓蚀剂GC-203L的开发及评价

喹啉季铵盐和曼尼希碱季铵盐复配物作为缓蚀剂母体,通过复配增效剂,制备出了耐高温酸化缓性剂GC-203L。通过测定不同温度、不同加量以及不同酸液类型及酸液浓度下GC-203L的动态腐蚀速率,对其缓蚀性能进行了评价,并对其缓蚀机理进行了探讨。GC-203L在20%盐酸、土酸中,150℃下钢片的动态腐蚀速率分别为3.2g/(m2·h)、45.3 g/(m2·h),耐温可达180℃,具有良好的缓性性能。     

新型高温酸化缓蚀剂SJ-1的制备及性能研究

为进一步增强酸化缓蚀剂在高温深井中的缓蚀效果,以氯甲基萘为季铵化中间体,与双曼尼希碱反应,合成得到一种双曼尼希碱季铵盐,通过单因素分析法优选复配分散剂和增效剂得到高温酸化缓蚀剂SJ-1,使用失重法和电化学法评价其缓蚀性能。研究结果表明,高温酸化缓蚀剂SJ-1在180℃下,加量仅为3%时,就能使N80钢片在20%盐酸和土酸中的腐蚀速率分别达到70.15 g/(m²·h)和65.32 g/(m²·h),均小于SY/T 5405—2019中的一级指标;高温酸化缓蚀剂SJ-1是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂;量子化学计算结果表明,以氯甲基萘为中间体合成的双曼尼希碱季铵盐缓蚀性能优于以氯化苄为中间体合成的。     

一种油田酸化用醛酮胺缓蚀剂的合成及缓蚀机理研究

提出了一种合成温度低、污染小的醛酮胺缓蚀剂的合成工艺,通过正交试验得出了醛酮胺缓蚀剂的最佳合成条件。研究结果表明:合成的缓蚀剂质量分数为0.5%,在质量分数20%以下的HCl中,当使用温度低于90℃时,对P110钢材的缓蚀率可高达99%以上。电化学分析表明,该缓蚀剂为抑制阴极型为主的混合型缓蚀剂,通过在P110碳钢表面产生吸附膜而起缓蚀作用。随着缓蚀剂加量的增大,吸附膜越厚,极化电阻也越大。     

环保型复合缓蚀剂的制备与性能

为了解决碳钢在含有NaCl溶液中的腐蚀问题,在硅酸钠溶液中复配其他缓蚀组分,制备环保型复合缓蚀剂.通过Tafel极化曲线,盐水浸泡实验,扫描电子显微镜(SEM)对缓蚀剂的性能进行表征.实验结果表明:在室温条件下含缓蚀剂的NaCl水溶液(质量分数5%)对碳钢的腐蚀速率明显降低,缓蚀率达到85.58%,SEM分析显示碳钢表面形成了一层致密的钝化膜;随着腐蚀体系的温度、搅拌速度升高以及碳钢浸泡时间的延长,缓蚀效率不断下降.     

酸化缓蚀剂BCB的研制及性能评价

以苯甲醛、苯乙酮和甲醛作为反应物,合成了2-苯甲酰基-3-羟基-3-苯基-1-丙烯(BHPP)。利用静态失重法评价了缓蚀剂BCB中曼尼希碱化合物3-环己胺基-1-苯基-1-丙酮(CAPP)、BHPP及增效剂丁炔二醇加量对其性能的影响。以N80钢片在BCB质量分数为1%、温度90℃、质量分数20%的HCl中的腐蚀速率为考察指标,通过正交试验得到的BCB优化配方为:CAPP质量分数4%、BHPP质量分数3%、丁炔二醇质量分数3%,配制的BCB缓蚀剂的腐蚀速率为1.925 5 g·/(m~2·h)。电化学测试、SEM形貌及表面分析表明:BCB复合缓蚀剂能够在钢片表面吸附成膜,吸附过程符合Langmuir吸附,属于自发、放热、熵增反应,是抑制阳极型缓蚀剂。     

一种曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂的研制

利用环己胺研制了一种低成本的曼尼希碱.该曼尼希碱具有良好的缓蚀性能,可用作油气井酸化缓蚀剂的主剂.以静态腐蚀速率为试验评价指标,对原料酮、甲醛的类型进行了筛选,并研究了反应温度、反应时间、反应体系的pH值等因素对反应产物缓蚀性能的影响,对主剂合成工艺条件进行优化,总结了最佳合成工艺条件.测试了该缓蚀剂在不同浓度下对N-80钢的缓蚀性能,初步地探讨了主剂与增效剂之间的协同效应.腐蚀试验表明,在60℃,20%的工业盐酸中只需加入0.5%,即可满足石油天然气行业标准中酸化缓蚀剂一级品的要求.     

7801缓蚀剂在酸性介质中缓蚀机理的研究

采用ＨＭＯ计算法、红外光谱分析法、电化学测试法探讨了７８０１缓蚀剂及其主要成分酮胺醛缩合物的性能和结构。提出了酮胺醛缩合物分子在金属铁表面上形成稳定的多元（５￣６元）环络合体的结构。这种多元环络合体膜具有良好的耐高温酸液腐蚀的性能。酮胺醛缩合物在酸液中对金属的缓蚀能力比它的原料苯乙酮或苯胺的缓蚀能力大大提高。实验证明，酮胺醛缩合物和７８０１缓蚀剂能够在金属表面上形成一种完整致密的保护膜。     

量子化学在缓蚀剂化学中的应用

本文用量子化学方法计算苯胺及其卤代衍生物和甲苯胺不同取代位置的电子结构,并讨论了上述化合物在酸性介质中对软钢的缓蚀效果与其电子结构的关系,较好地解释了相同取代基不同取代位置及同一取代位置不同取代基化合物的缓蚀率差异。从而说明了胺类有机化合物的缓蚀机理,并为研制效果更好的有机缓蚀剂提供了有用的信息。     

2-己基咪唑作为铜的盐酸酸洗缓蚀剂作用机理的研究

通过失重法研究了2-己基咪唑 (2-HeIM )在5%盐酸中对铜的酸洗缓蚀性能。探讨了温度和 2-HeIM浓度对缓蚀效果的影响，从中得出了 2-HeIM在铜表面的吸附等温式，计算了吸附热及 2-HeIM的加入对铜在盐酸中腐蚀反应活化能的影响，进而探讨了 2-HeIM对铜的缓蚀作用机理。结果表明，30℃下，在 5%盐酸中，当 2-HeIM的浓度在 6mmol/L以下缓蚀率随 2-HeIM浓度的增加而增加 ,当浓度达到 6mmol/L时 ,缓蚀率趋于定值。在 2mmol/L到 6mmol/L浓度范围内吸附在铜表面的 2-HeIM分子间的作用力整体表现为引力；2-HeIM在铜表面的吸附是吸热反应；2-HeIM的加入降低了铜的腐蚀反应活化能。     

高效含氮有机缓蚀剂BIEA及其复配剂的研究

合成了一种含氮有机化合物BIEA，采用失重法和电化学方法，测定了其与丙炔醇复配时在盐酸溶液中对45#钢的缓蚀效果。结果表明：BIEA与丙炔醇有很好的协同作用。BIEA与丙炔醇的复配体可同时抑制45#钢在盐酸中腐蚀的阴极过程与阳极过程，是混合型缓蚀剂。     

不同表面活性剂在盐酸介质中对钢的缓蚀协同效应

用失重法研究了在盐酸介质中，十二烷基苯磺酸钠(DBSAS)和非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(OP)对钢的缓蚀协同效应，讨论了产生协同效应的原因。     

二正丁胺和硝酸钠在盐酸介质中对铝缓蚀的影响

用失重法研究了在盐酸介质中二正丁胺和硝酸钠对铝的缓蚀作用,发现温度为30℃、35℃时,在一定浓度范围内,两者之间产生了明显的缓蚀协同效应,缓蚀率分别可达70%和90%以上.根据实验结果,讨论了产生协同效应的原因.     

膦甲基酰胺缓蚀剂在碳钢表面的缓蚀机理研究

采用极化曲线法、失重法及俄歇电子能谱分析等研究了一种新型油田污水缓蚀剂膦甲基酰胺在碳钢表面的电化学及吸附缓蚀作用机理。电化学实验表明此类缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,吸附热力学实验表明膦甲基酰胺是一种吸附膜型缓蚀剂,它在碳钢表面的吸附符合EL-Awady吸附等温式,在碳钢表面的吸附能力强于石油酸酰胺及石油酸咪唑啉胺。     

咪唑及其衍生物作为铜的盐酸酸洗缓蚀剂的量子化学研究

用失重法研究了几种咪唑化合物在5%盐酸中对铜的酸洗缓蚀性能,用Hyperchem程序中的PM3半经验量子化学方块计算了这几种化合物的量子化学参数,并分别将它们的前线分子轨道能级、N原子上的净电荷以及咪唑环上的净电荷与各自的缓蚀率拟合,得到了很好的相关性,初步探讨了咪唑化合物在铜表面的吸附作用机理.用所得结果预测了2-羟基咪唑和4-羟基咪唑的缓蚀率,几种关系式预测的结果与实验结果能较好的吻合.     

硫酸酸洗中缓蚀抑雾剂的研究

利用制药工业中间体1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一烯-7生产中的废料(其主要成分为有机胺类),与复合表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚等,复配得到棕褐色缓蚀抑雾剂.将其添加到钢铁工件表面处理的硫酸酸洗液中起到缓蚀抑雾作用,添加量为0.8%时,缓蚀效率达到98.8%,有效防止了钢铁工件的过腐蚀,而且抑制酸雾的效果明显,工作环境中三氧化硫的平均浓度为0.72mg/m3,低于国家标准中规定的时间加权平均容许浓度1mg/m3及短时间接触容许浓度2mg/m3.由于抑制了三氧化硫的脱附、扩散,节约了酸液的用量.     

异恶唑衍生物缓蚀剂缓蚀性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究盐酸环境下两种缓蚀剂(2-甲基-5-十二烷基异恶唑(A)和2-异丙基-5-十二烷基异恶唑(B))对低碳钢的缓蚀性能,并对其缓蚀机制进行分析。结果表明:在液相条件下,异恶唑缓蚀剂的极性头部优先吸附于金属表面,烷基碳链以一定角度指向溶剂,并且2-异丙基-5-十二烷基异恶唑的吸附强度大于2-甲基-5-十二烷基异恶唑;形成的致密缓蚀剂膜能有效阻碍腐蚀介质向金属表面扩散,达到减缓腐蚀的目的。     

咪唑化合物作为铜的盐酸酸洗缓蚀剂的QSPR研究

通过失重法研究了12种咪唑化合物30℃时在5%盐酸中对铜的酸洗缓蚀性能，用Hyperchem程序中PM3半经验量子化学方块计算了这些化合物的主要结构参数。讨论了量子化学方法在本研究中的成功与局限，采用定量结构——性质相关(QSPR)法研究了缓蚀率与结构参数之间的关系，探讨了咪唑化合物对铜的缓蚀作用机理。结果表明，咪唑化合物的缓蚀率与分子的分配系数lgP、咪唑环上的净电荷密度之和Q_ring以及咪唑化合物的一阶分子连接性指数¹X之间有很好的相关性。