L360钢在H2S/CO2体系中的气液两相腐蚀规律及缓蚀剂研究

摘要

CO2和H2S是油气工业中主要的腐蚀气体,它们溶于水后形成弱酸,对石油、天然气的开采、炼制和集输设备产生严重腐蚀,导致设备的服役寿命大大降低。国内外对CO2或H2S单独存在条件下的腐蚀和缓蚀剂研究较多,而CO2与H2S共存条件下的腐蚀和缓蚀剂研究较少。针对这一情况,本文研究了高浓度CO2与H2S环境中的气液两相腐蚀行为,并合成了一种季铵盐缓蚀剂,对其进行复配得到了几种性能较好的缓蚀剂。
　　 本文首先研究了L360钢在高压H2S／CO2环境中的气液两相中的腐蚀行为,得到了温度、压力对腐蚀的影响:在H2S分压为1.6MPa,CO2分压为1MPa时,温度为30～40℃时,L360钢在高压H2S／CO2环境中气相腐蚀速率明显大于液相腐蚀速率,当温度升高到50～60℃,两者差距减小；温度为60～时,随着H2S、CO2分压的增大,气液两相的腐蚀速率均变大；温度为40～时,H2S和CO2的分压分别为1.6MPa和1MPa时,二者共存时的腐蚀速率与纯硫化氢体系基本相同,腐蚀产物分析表明是硫化亚铁。
　　 针对目前高含CO2与H2S油气田的腐蚀现状开展了缓蚀剂的研究。本文合成了一种季铵盐类缓蚀剂,筛选了几种Gemini表面活性剂,将二者进行复配后得到几种高效的复合型缓蚀剂,用动态失重法研究它们的缓蚀效率,并将该缓蚀剂与国外缓蚀剂进行对比。结果表明在实验条件下,季铵盐类缓蚀剂具有较好的缓蚀性能,缓蚀率达到89％,复合型缓蚀剂的缓蚀率为92％,性能优于或等同于国外缓蚀剂CI1204。
　　 通过动电位扫描极化曲线、电化学阻抗、X射线衍射等方法研究了缓蚀剂的缓蚀剂机理,对L360钢表面形成的保护膜层进行了宏观和微观形貌分析,对膜层的组成成分进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

Contents

第一章 综述

1.1 绪论

1.2 油气田腐蚀现状

1.2.1 H2S/CO2腐蚀现状

1.2.2 湿气管线的顶部腐蚀及现状

1.3 腐蚀机理

1.3.1 CO2的腐蚀

1.3.2 H2S的腐蚀

1.3.3 CO2/H2S共存条件下的腐蚀机理

1.4 CO2/H28腐蚀的影响因素

1.4.1 H2S分压

1.4.2 pH值

1.4.3 温度

1.4.4 介质中离子

1.4.5 流速

1.5 缓蚀剂相关领域的发展概况

1.5.1 缓蚀剂定义及分类

1.5.2 缓蚀机理

1.5.3 缓蚀剂的研究现状

1.6 Gemini表面活性剂的协同作用

1.6.1 Gemini表面活性剂的结构

1.6.2 Gemini表面活性剂的独特性质

1.6.3 Gemini表面活性剂的应用

1.7 本课题的研究目的和意义

第二章 实验部分

2.1 研究方案

2.2 实验材料与仪器

2.3 研究方法

2.3.1 腐蚀环境

2.3.2 静态失重法

2.3.3 动态失重法

2.3.4 电化学测试

2.3.5 X-射线衍射分析

2.3.6 表面元素分析

第三章 高压H2S/CO2环境中L360钢的气液两相腐蚀规律

3.1 不同温度对气液两相腐蚀的影响

3.2 不同压力对气液两相腐蚀的影响

3.2.1 H2S和CO2共存时不同压力的影响

3.2.2 H2S或CO2单独存在时的影响

3.3 缓蚀剂对气液两相腐蚀的缓蚀作用

3.4 本章结论

第四章 缓蚀剂的合成与性能研究

4.1 季铵盐类缓蚀剂主剂的合成与确定

4.2 季铵盐类缓蚀剂的二元复配与评价

4.2.1 常用表面活性剂的确定

4.2.2 最佳有效成分的确定

4.3 季铵盐类缓蚀剂的多元复配与评价

4.3.1 Gemini表面活性剂的选择

4.3.2 几种季铵盐类复合缓蚀剂的评价

4.4 与已工业化的产品进行比较

4.5 本章结论

第五章 复合型缓蚀剂的缓蚀机理

5.1 Gemini表面活性剂的缓蚀机理

5.1.1 极化曲线法

5.1.2 交流阻抗法

5.1.3 缓蚀机理分析

5.2 使用极化曲线法研究几种复合型缓蚀剂的缓蚀机理

5.3 Gemini表面活性剂与季铵盐的协同效应

5.3.1 极化曲线测试

5.3.2 交流阻抗测试

5.4 表面成分元素分析

5.5 本章结论

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表及待发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书