论文部分内容阅读
二氧化碳(CO2)是温室气体的主要成分,可用于石油工业,以提高石油采收率,因为CO2可以大量溶解在原油中,导致原油膨胀,降低油粘度,降低界面张力,增加油的流动性。同时油田生产过程中会伴随着硫化氢(H2S)气体的产生,当硫化氢和二氧化碳溶解在原油和水的混合物中时,所得的酸性溶液会在高温条件下会对管线和井筒造成严重腐蚀。硫化氢/二氧化碳引起的碳钢管道腐蚀一直是石油和天然气行业的一个亟待解决问题,它造成了巨大的经济损失。目前针对高温高盐硫化氢/二氧化碳腐蚀的缓蚀剂研究较少。本论文针对塔河油田井下高温140℃、高H2S/CO2腐蚀问题,以壳寡糖、缩水甘油三甲基氯化铵、对甲氧基苯甲醛和正戊醛为原料来合成绿色缓蚀剂(SDH-2和SDH-3)。通过红外光谱和核磁氢谱分析表明缓蚀剂(SDH-2和SDH-3)制备成功。论文采用失重法、扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM),电化学测试(包括动开路电位,电位极化,交流阻抗),量子化学计算等方法,研究了缓蚀剂(SDH-2和SDH-3)在140℃,总压为15 MPa,其中H2S、CO2、N2分压分别为1 MPa、5 MPa和9 MPa的模拟塔河油田地层水中对P110碳钢的腐蚀抑制作用。结果表明,在所研究浓度范围内,缓蚀率随着缓蚀剂浓度的增加而增加。动态失重法测得100 mg/L SDH-2缓蚀率为85.79%,100 mg/LSDH-3缓蚀率为79.42%。电化学极化曲线法测得100 mg/L SDH-2和100 mg/L SDH-3缓蚀率分别为90.04%和87.94%,实验结果表明SDH-2比SDH-3的缓蚀性能好。等温吸附模型研究表明,缓蚀剂通过化学吸附与钢表面结合,形成疏水性膜且吸附模型为Langmuir吸附。通过计算缓蚀剂分子的量子化学参数来评估其在P110钢表面上的吸附能力,结果表明SDH-2分子与Fe原子的电子转移数量更多,因而在钢表面上的吸附能力比SDH-3更强,缓蚀性能更好。同时将SDH-2与硫脲(TU)复配后的缓蚀率与油田现场在用缓蚀剂KY-3、TA801、HC-1进行比较,复配后的缓蚀率可达到91.94%,高于油田现场在用缓蚀剂。