P110钢高温盐酸酸化缓蚀剂研究

摘要

P110钢高强度抗挤毁套管主要用于深井、超深井、地层条件复杂和对套管性能要求苛刻的环境中。酸化作业时，由于酸液会对P110钢等金属管材产生严重腐蚀，影响其使用寿命，使用缓蚀剂是一种行之有效、经济效益显著的防腐手段。
　　本文研制了三种适用于P110钢的盐酸酸化缓蚀剂KL-1、MNX-1和GW-120，通过室内试验确定了缓蚀剂KL-1和MNX-1的最佳合成条件以及高温缓蚀剂GW-120的最优配方。借助红外光谱分析确证所合成的缓蚀剂KL-1和MNX-1主剂为目标产物。采用失重法对所研制的三种缓蚀剂进行各项性能评价。试验考察了缓蚀剂的溶解分散性以及腐蚀温度、腐蚀时间、腐蚀钢材、腐蚀介质、缓蚀剂浓度、酸液中Fe3+浓度等与腐蚀速率的关系，结果表明这三种缓蚀剂在15％盐酸和土酸溶液中对P110钢试片均具有较好的缓蚀效果，且抗Fe3+干扰能力较强，完全可以满足石油天然气行业标准SY/T5405-1996中一级缓蚀剂产品指标的要求。将这三种缓蚀剂分别加入到自来水和15％盐酸溶液中，48h内均能保持透明清亮，均匀无分层，表明三种缓蚀剂在盐酸溶液和自来水中均具有良好的溶解分散性。
　　结合失重法、电化学法、电镜扫描法、电子能谱和缓蚀剂分子结构分析等多种方法对所研制的三种缓蚀剂作用机理分别进行了初步探讨，得到如下结论：
　　①三种缓蚀剂均可以在P110钢试片表面形成较为完整、致密的疏水性保护膜，能够有效地阻挡试片表面与酸液的接触，抑制试片的腐蚀；
　　②电化学法以及缓蚀剂分子结构分析表明三种缓蚀剂均是以抑制腐蚀反应的阳极过程为主，同时对阴极也有一定的抑制作用，属于以抑制腐蚀反应的阳极过程为主、以“几何覆盖效应”为作用机理的混合型缓蚀剂，这种作用模式有利于减缓对试片的腐蚀，从而提高缓蚀效率。

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第一章 绪论

1.1 国内缓蚀剂研究与应用

1.2 国外缓蚀剂研究与应用

1.3 缓蚀剂的发展趋势

1.4 油井酸化原理

1.5 缓蚀剂的工作原理

1.6 缓蚀剂分类

1.7 缓蚀剂评价方法

1.8 缓蚀剂表征方法

第二章 实验方法

2.1 主要实验仪器

2.2 主要实验药品

2.3 腐蚀材质与试片处理方法

2.4 缓蚀效果评价方法

第三章 喹啉季铵盐酸化缓蚀剂 KL-1 的合成及应用性能研究

3.1 喹啉季铵盐酸化缓蚀剂 KL-1 的制备

3.2 缓蚀剂 KL-1 的应用性能研究

第四章 醛酮胺缩合物酸化缓蚀剂 MNX-1 的合成及应用性能研究

4.1 醛酮胺缩合物酸化缓蚀剂 MNX-1 的制备

4.2 缓蚀剂 MNX-1 的应用性能研究

4.3 小结

第五章 高温缓蚀剂研究

5.1 120℃缓蚀剂制备

5.2 高温缓蚀剂 GW-120 应用性能研究

5.3 小结

第六章 缓蚀剂作用机理初步探讨

6.1 电化学机理研究

6.2 电镜扫描研究

6.3 电子能谱研究

6.4 缓蚀剂机理分析

6.5 小结

第七章 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文