咪唑啉類緩蝕劑的水解和在模擬沉積物層中的擴(kuò)散行為研究.pdf

1、CO2腐蝕在石油開采過程中普遍存在，CO2腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失而且危害人身安全。咪唑啉類緩蝕劑作為一種理想的緩蝕劑被廣泛使用。然而咪唑啉類緩蝕劑在水溶液中是不可以穩(wěn)定存在的。咪唑啉會(huì)發(fā)生水解逐漸轉(zhuǎn)化成酰胺類的物質(zhì)，使其緩蝕效果降低。另外，在油氣田生產(chǎn)、集輸、加工中往往在設(shè)備和管道表面產(chǎn)生一層沉積物，沉積物的存在不僅會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的局部腐蝕而且會(huì)阻礙緩蝕劑向金屬基體的傳質(zhì)。因此，添加緩蝕劑后緩蝕劑能否擴(kuò)散過沉積層，抑制沉積物下的腐蝕，是大家關(guān)

2、心的問題。緩蝕劑只有擴(kuò)散通過了沉積物層，到達(dá)金屬基體，才能對(duì)基體金屬起到較好的緩蝕作用。因此，本文利用電化學(xué)交流阻抗(EIS)、電化學(xué)動(dòng)電位掃描、紅外吸收光譜法、量子化學(xué)計(jì)算、UV-Vis法、SEM、壓汞法和表面張力測(cè)試等方法，比較了咪唑啉和酰胺的緩蝕效果，研究了咪唑啉類緩蝕劑的水解規(guī)律以及咪唑啉緩蝕劑在模擬沉積物層中的擴(kuò)散行為。
　　主要的研究結(jié)果如下:
　　1、在不同溫度下合成了咪唑啉緩蝕劑和其中間產(chǎn)物酰胺類物質(zhì)，并使用

3、紅外光譜對(duì)其進(jìn)行了表征。采用電化學(xué)方法比較了其緩蝕效果，通過量子化學(xué)計(jì)算研究了其作用機(jī)理。EIS和極化曲線實(shí)驗(yàn)表明:在CO2飽和的3.5wt.％NaCl溶液中咪唑啉的緩蝕效果要比其中間產(chǎn)物酰胺的好。通過量子化學(xué)計(jì)算從理論上說明了咪唑啉和酰胺的吸附性能和與金屬的作用機(jī)制。量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果表明:咪唑啉分子比酰胺分子的成鍵能力強(qiáng)，吸引電子的能力強(qiáng)，與鐵相互作用的能力要強(qiáng)。
　　2、使用UV-Vis法研究了在不同溫度、不同pH和不同濃度下

4、咪唑啉類緩蝕劑的水解規(guī)律。介質(zhì)的溫度、介質(zhì)的pH值和介質(zhì)中咪唑啉的濃度在一定程度上影響著這種緩蝕劑的水解速率和水解程度。隨著溫度的升高，咪唑啉緩蝕劑的水解速率加快，水解程度也相應(yīng)的增大。在酸性介質(zhì)中抑制了咪唑啉緩蝕劑的水解過程，而在堿性介質(zhì)中促進(jìn)了咪唑啉緩蝕劑的水解過程，并且隨著介質(zhì)pH值的升高，水解程度相應(yīng)的增大。隨著咪唑啉緩蝕劑濃度的降低，水解速率加快，但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)濃度對(duì)水解程度基本上沒有影響。
　　3、設(shè)計(jì)了一個(gè)可以模擬緩蝕

5、劑擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)裝置，通過UV-Vis法、動(dòng)電位掃描法、SEM、壓汞法等研究了三種水溶性不同的咪唑啉類緩蝕劑在模擬沉積物層中的擴(kuò)散規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:緩蝕劑在水溶液中的擴(kuò)散行為與緩蝕劑的水溶性有關(guān)，水溶性越好緩蝕劑的擴(kuò)散能力越強(qiáng)。SEM測(cè)試結(jié)果表明:本實(shí)驗(yàn)制得的沉積物層表面比較致密，可作為研究緩蝕劑擴(kuò)散的模擬沉積物層。實(shí)驗(yàn)后沉積物層的表明也未發(fā)現(xiàn)大的孔洞。壓汞法分析沉積物的孔徑測(cè)試表明:實(shí)驗(yàn)前沉積物層的孔徑主要分布在7-20μm的范圍內(nèi)，實(shí)

6、驗(yàn)后沉積物層的孔徑主要分布在10-100μm的范圍內(nèi)。說明在本實(shí)驗(yàn)介質(zhì)中，經(jīng)過15天的浸泡以及緩蝕劑的滲透，使得沉積物層的孔徑逐漸變大。
　　4、通過表面張力儀對(duì)三種咪唑啉緩蝕劑在不同濃度的表面張力進(jìn)行了測(cè)試，并得到三種緩蝕劑在25℃的3.5wt.％的NaCl溶液中的臨界膠束濃度。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三種緩蝕劑的臨界膠束濃度由低到高滿足條件:SOIMS＜SOIM＜OIM。由于臨界膠束濃度附近緩蝕劑的緩蝕率最高，因此SOIMS緩蝕劑達(dá)到最高緩