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石油工業中腐蝕防護技術的研究和應用!
時間:2019-08-29 06:19:29
在石油工業中防腐蝕是一個非常重要的課題,腐蝕是制約石油工業發展的一個重要因素,因此,腐蝕防護技術的研究和應用具有重大的意義。本文綜述了石油生產中易被腐蝕環節產生腐蝕的原因以及影響腐蝕的因素,概述了緩蝕劑作為重要的防腐蝕技術在石油生產中的應用現狀,展望了緩蝕劑的發展趨勢。
 
1 原油生產中的腐蝕
鉆井系統中的腐蝕
 
鉆井過程中的腐蝕介質主要是來自地層流體的硫化氫和二氧化碳,還有鉆井液中的微生物對硫酸鹽作用所生成的硫化氫,以及溶解在鉆井液中的氧。這些腐蝕介質的存在使得鉆井過程中使用的設備極易發生電化學腐蝕。
 
采油及集輸系統中的腐蝕
 
油井腐蝕:油井腐蝕是指采出液和伴生氣中含有的二氧化碳、硫化氫和采出水等有害成分造成的油水井油管、套管和井下工具的腐蝕。
 
集輸系統的腐蝕: 當集輸管線中運輸的原油中含有較多的水且水中含有氧氣、二氧化碳或硫酸鹽還原菌時會在集輸管線內部產生嚴重的電化學腐蝕
 
2 原油生產中常見的腐蝕類型
 
電化學腐蝕
 
金屬的不同部位所接觸電解液的種類、濃度、溫度、流速等存在差別,會在金屬表面會出現陰極區和陽極區,陰極和陽極通過金屬本身互相閉合而形成腐蝕電池。
 
硫化氫腐蝕
 
油田采出水中的H2S,一部分來自于油層及伴生氣中,另一部分是原油和水中的含硫物質通過微生物的作用轉化而來的。當油田水中既有溶解的硫化氫又有溶解氧時,腐蝕會更加的嚴重。
 
二氧化碳腐蝕
 
二氧化碳作為油田采出液中的伴生氣溶于水形成碳酸,使溶液中存在氫離子pH顯酸性性,發生電化學腐蝕。
 
Fe2+ +CO32- →FeCO3
 
Fe2+ +2HCO3- →Fe(HCO3)2
 
Fe(HCO3)2 →FeCO3+CO2+H2O
 
溶解氧腐蝕
 
氧腐蝕是最常見的腐蝕,只要有空氣和水存在就會發生這種腐蝕。
 
8H2O→8OH-+8H+
 
4Fe→4Fe2+ +8e-
 
8H++e-→8H吸附
 
Fe2+ +8H2O→4Fe(OH)2+8H吸附
 
鹽類腐蝕
 
Ca2+、Mg2+ 離子會增大油田采出水的礦化度,使局部腐蝕更為嚴重。
 
微生物腐蝕
 
油田生產系統中存在著各種各樣的微生物群體,它們對油田設備和管線腐蝕造成的損失是非常巨大的。
 
3 緩蝕劑在原油生產腐蝕防護中的應用
 
緩蝕劑是“一種以適當的濃度和形式存在于環境(介質)中時,可以防止或減緩材料腐蝕的化學物質或幾種化學物質的混合”。添加緩蝕劑是一簡單、價廉、適用性強的防腐蝕手段。這種方法以其操作方便、效果顯著而被許多石油生產裝置廣泛采用。
 
咪唑啉類緩蝕劑的應用
 
咪唑啉一般由三部分組成:含氮的五元雜環,雜環上與氮成鍵的支鏈(酰胺官能團、胺基官能團、羥基等)和長的碳氫支鏈(一般為烷基)。
 
有機磷酸類緩蝕劑的應用
 
有機磷酸分子中含有磷酰基,可以和鈣、鎂、鋁、鐵、鋼和鋅等金屬離子作用生成難溶的配合物覆蓋于金屬表面,起到防腐蝕的效果。
 
雜環型緩蝕劑的應用
 
雜環型緩蝕劑含有O、N、S、P等原子,具有多個活性吸附中心,對碳鋼、銅、鋁合金等多種金屬都具有較強的吸附作用并能在金屬表面形成穩定的螯合物。在分子內或分子間可形成氫鍵使吸附層增厚,防腐蝕效果更好。
 
三唑類緩蝕劑的應用
 
三唑類緩蝕劑的分子中含有三個氮原子的三唑環、氨基、疏水基、芳香環基和吡啶基等不同活性吸附基團,這些基團都能夠在金屬的表面發生中心吸附,從而增大了緩蝕劑的覆蓋面。
 
季銨鹽類緩蝕劑的應用
 
在高溫條件下采用高濃度鹽酸酸化作業時腐蝕問題非常嚴重。季銨鹽是高溫酸化緩蝕劑的重要組分。季銨鹽陽離子具有較大的表面活性,能在金屬表面形成致密、完整的覆蓋膜,這類緩蝕劑已廣泛應用于油氣井的防護。
 
炔醇類緩蝕劑的應用
 
炔基化合物的三鍵中的鍵與金屬有較強的結合力使得三鍵易斷裂,然后發生聚合,產生多層聚合膜。長鏈含氮化合物具有良好的屏蔽作用,所以將炔基化合物和長鏈含氮化合物配合使用緩蝕效果更佳。
 
席夫堿類緩蝕劑的應用
 
席夫堿是指含有RC=N的一類易于合成的有機化合物,分子中含有的RC=N基團易與金屬形成配合物。
 
4 石油工業緩蝕劑研究的趨勢
 
(1)開展煉油廠工藝緩蝕劑研究,以及高溫(200℃以上)酸化緩蝕劑的研究。在高溫高濃酸條件下,各種緩蝕劑之間的復配可大大提高防腐蝕的效果。
 
(2)油氣井中設備的局部腐蝕(點蝕、垢下腐蝕、應力腐蝕)非常嚴重,局部腐蝕是造成生產設備失效的主要原因,然而針對于防止局部腐蝕的緩蝕劑研究還不多。應對于均勻腐蝕和局部腐蝕分別進行有針對性的緩蝕劑研究。
 
(3)利用現代先進的分析測試儀器和計算機,從分子和原子水平研究緩蝕劑分子在金屬表面上的行為及作用機理、緩蝕劑之間協同作用機理,指導緩蝕劑研究和應用開發。
 
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