改性哌嗪酸化缓蚀剂合成及应用研究

摘要

油气田含水率和CO2压力的不断升高，使得油气井各种构件的腐蚀问题变得越来越突出，HP13Cr钢管材优异的抗CO2腐蚀性能，使其在塔里木油田得到了广泛推广。但是，在酸化压裂处理时，强酸对HP13Cr钢造成的腐蚀比普通碳钢更为严重。究其原因在于，在强酸溶液中，氢离子更容易与活泼性较强的Cr反应，置换出氢气，从而造成油管的严重腐蚀。目前，针对含HP13Cr钢的酸化缓蚀剂研究在国内外报道较少。因此，本文采用电化学+离子液体的合成方法对哌嗪改性，将改性后的产物用作HP13Cr钢酸化缓蚀剂，并研究其防腐性能。
　　主要研究内容包括利用ReactIR在线红外分析系统跟踪电解过程、GC/MS和1HNMR分析产物结构等手段研究离子液体对合成反应物分子结构的影响，确定改性产物的合成条件;通过失重、电化学、SEM、XRD等方法对比哌嗪及其改性产物的防腐效果，确定目标应用改性产物及其加量;模拟油田现场酸化施工工艺确定目标改性产物的适用性。
　　试验结果表明，离子液体加量为40 g～45 g时得到目标产物N，N'-二醛基哌嗪。该产物是一种混合型缓蚀剂，针对HP13Cr钢在加量为1％（质量比）、90℃、15％HCl条件下，缓蚀率达到83.2％;模拟现场酸化施工工艺，添加缓蚀剂的HP13Cr钢腐蚀速率为4.871 g·m2·h-1，达到行业二级标准，该缓蚀剂与其它油田助剂配伍性良好，满足油田现场使用要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 酸化缓蚀剂的发展及现状分析

1．2．1 酸化缓蚀剂发展历史

1．2．2 酸化缓蚀剂研究现状

1．3 研究思路、研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．3．3 创新点

第二章 哌嗪改性

2．1 试验部分

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．2 试验结果与讨论

2．2．1 ReactIR在线红外分析结果

2．2．2 GC／MS分析结果

2．2．3 1HNMR分析结果

2．2．4 反应机理推断

2．3 本章小结

第三章 哌嗪改性产物的防腐作用

3．1 实验部分

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验方法

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 哌嗪及其改性产物缓蚀作用的对比

3．2．2 N，N’-二醛基哌嗪缓蚀性能研究

3．3 本章小结

第四章 N，N’-二醛基哌嗪缓蚀剂的适用性研究

4．1 实验部分

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验方法

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 实验材料

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文