一种高效盐酸酸化缓蚀剂的性能评价

一种高效盐酸酸化缓蚀剂的性能评价李杨勇;李恒娟;刘玲;刘宝鹏;刘媛媛【摘 要】采用静态挂片失重法和电化学法考察了缓蚀剂的缓蚀性能，讨论了缓蚀 剂加量、温度对腐蚀速率的影响。静态腐蚀评价可知：结果表明，温度为90工时， 在15%工业盐酸介质中N80钢片的腐蚀速率随着缓蚀剂加量的增大而减小、随着 温度的升高而增大。当缓蚀剂的加量为1.0%时，仍可获得光亮钢片表面，该缓蚀 剂对N80钢片的缓蚀率可达到98%。电化学极化曲线和交流阻抗图谱结果表明： 该缓蚀剂对金属腐蚀的阴、阳极过程均有抑制作用，属于混合型缓蚀剂，缓蚀机理 属于“负催化效应”。通过电镜扫描照片可知腐蚀容易发生在钢片有局部缺陷的地 方，且缓蚀剂的加入可有效的在钢片表面形成保护膜，阻止了腐蚀介质与钢片的接 触，抑制金属的腐蚀。The corrosion inhibition of corrosion inhibitor was studied by the weight-loss method and electrochemical method. The influence of corrosion inhibitor dosage and temperature on the corrosion rate was investigated. The results showed that corrosion rate of N80 steel piece in 15% hydrochloric acid decreased with increasing of corrosion inhibitor dosage at 90 C,but it increased with increasing of the temperature. The corrosion inhibition efficiency can achieve 98%with corrosion inhibitor dosage of 1.0%, which also obtains the bright surface on the steel. The results of polarization curves test and electrochemical impedance spectroscopy test indicated that the corrosion inhibitor controlled cathodic and anodic processes, which belongs to the mixed corrosion inhibitor and the mechanism is mainly negative catalytic effect. Electron microscope scanning photos indicated that corrosion is easy tooccur in the sheet steel with local defects, and the addition of corrosion inhibitor can effectively form a protective film on the surface of sheet steel, to prevent the corrosion medium from contacting with the steel sheet and inhibit the corrosion.期刊名称】当代化工年(卷),期】2014(000)008【总页数】3页(P1437-1439) 【关键词】 酸化;缓蚀剂;腐蚀速率;缓蚀性能【作 者】 李杨勇;李恒娟;刘玲;刘宝鹏;刘媛媛【作者单位】 陕西延长石油集团公司西区采油厂，陕西志丹 717500;陕西延长石 油集团公司西区采油厂，陕西 志丹 717500;陕西延长石油集团公司西区采油厂， 陕西 志丹 717500;陕西延长石油集团公司西区采油厂，陕西 志丹 717500;陕西延 长石油集团公司西区采油厂，陕西 志丹 717500【正文语种】 中 文【中图分类】 TE357.2+2;TE39酸化工艺是石油开采过程国内外油气田普遍采用的措施。酸化施工中将大量的土酸或浓盐酸等酸化液挤入地层深处，在一定温度和压力条件下实现对地层溶蚀，达到扩大油流孔道并且提高地层渗透率的目的1。油气井的酸化作业可以大大提高生 产效率，但在碳酸岩层溶解的同时，酸化液也对金属管线和设备产生了严重的腐蚀， 同时对地层具有潜在的危害2。为了减轻因管线和设备腐蚀带来的损失，向酸化液中添加缓蚀剂便成为了最简便且 重要的防腐蚀手段之一3。本文采用静态失重法和电化学方法对自制缓蚀剂XC-1的缓蚀性能进行了评价，并 对其缓蚀机理进行了初步探讨。1.1 试剂与仪器N80试片、缓蚀剂XC-1 （实验室自制）；静态腐蚀评价装置、CS350电化学工 作站（武汉科斯特仪器有限公司）、JSM-6390A扫描电子显微镜。1.2 缓蚀性能评价1.2.1 静态腐蚀速率评价本实验中腐蚀速率的评价方法参照中华人民共和国石油天然气行业标准酸化用缓 蚀剂性能试验方法及评价指标（SY/T 5405-1996 ）进行。1.2.2 电化学腐蚀评价采用极化曲线法和三电极系统，使用CS350电化学工作站，参比电极为饱和甘汞 电极（SEC），铂电极为辅助电极，将嵌入聚四氟乙烯套中的N80钢作为工作电 极并使其露出1 cm2的圆形端面，测试温度为25 C,极化曲线测量中由阴极向 阳极进行电位扫描，扫描范围相对开路电位为士 100 mV,扫描速率为0.5 mV/s , 计算机自动进行数据记录，采用Zview软件进行数据解析。2.1 缓蚀性能评价2.1.1 缓蚀剂加量对腐蚀速率的影响缓蚀剂的浓度对缓蚀效率有一定的影响。在90C下，15%盐酸介质中，当缓蚀剂 加量分别为0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,缓蚀剂加量对腐蚀速率的影响 结果见图1。由图1可见,试片的腐蚀速率随着缓蚀剂加量的增大而减小,当缓蚀剂加量达到 1.0%之后,腐蚀速率变化不大。原因可能是在浓度较低时,缓蚀剂的吸附率随着 用量的增大而增大,但当缓蚀剂加量达到 1.0%时,其对钢片的吸附覆盖程度达到 最大化，因而腐蚀速率不在发生明显变化。从经济效益和酸化缓蚀剂评价标准考虑， 质量分数为1.0%的缓蚀剂加量为理想加量。2.1.2 温度对腐蚀速率的影响 温度是影响腐蚀速率的重要因素，由于温度对缓蚀剂在金属表面的吸附膜有显著影 响，从而影响其的缓蚀性能。按照静态腐蚀速率评价的方法，添加 1.0%的缓蚀剂， 分别测定在15%的盐酸介质中N80钢片在50、60、70、80. 90 C下的腐蚀速 率，结果如图2所示。由图2可知，随着温度的升高，腐蚀速率上升，当温度大于65 C时，腐蚀速率陡 然上升。这可能是因为缓蚀剂对N80钢片的吸附是一个放热过程，随着温度的升 高，一方面抑制了缓蚀剂在钢片表面的吸附作用，促进了缓蚀剂的脱附作用4； 另一方面随着温度的升高，腐蚀反应会加速进行。2.2 电化学测试在25 C下,15%的盐酸溶液中分别加入0.00%、0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、 2.0%缓蚀剂，进行极化曲线测量扫描，以极化电位E对极化电流密度的对数Igi 作图，极化曲线如图3所示。由图3可知，添加缓蚀剂的15%盐酸溶液与未添加缓蚀剂的溶液相比，其阴、阳 极的极化曲线明显向低电流方向移动，腐蚀电流密度明显低于未添加缓蚀剂盐酸溶 液。这说明缓蚀剂具有保护工作电极的作用。另一方面,N80试片的腐蚀电位 Ecorr随缓蚀剂浓度的变化略微向正向移动，说明该缓蚀剂主要是抑制腐蚀过程中 的阳极反应。通过极化曲线分析可见，该缓蚀剂是以抑制阳极过程为主的混合型缓 蚀剂4,5。2.3 缓蚀剂的交流阻抗谱在25 C下，加入不同质量分数的缓蚀剂，N80钢片在15%的盐酸介质中的交流 阻抗图谱如图4所示。由图4可知，当加入缓蚀剂样品后，阻抗弧半径和极化电阻Rp值明显增大，说明 缓蚀剂的存在对N80试片的腐蚀起到阻碍作用。随着缓蚀剂浓度的增大，阻抗弧 半径逐步加大，即Rt值越来越大，说明缓蚀剂分子在电极表面的覆盖度增大，吸 附膜越来越致密，屏蔽效应增强，缓蚀效果越来越好6。这与失重法及极化曲线 法所得结论相符。该缓蚀剂是以抑制阳极反应为主的混合型缓蚀剂，缓蚀机理属于 “负催化效应”。2.4 电镜扫描研究分别在未加和加有1%缓蚀剂的15%工业盐酸中放入N80钢片，在90 C下腐蚀4 h，取出后用蒸馏水冲洗，冷风吹干后进行电镜扫描，放大1 000倍的扫描照片 见图5。对比图5的电镜照片中显示的试片表面状态可知，原始试片表面光滑均匀，加工 时的划痕仍然可见。未加缓蚀剂N80试片表面呈现蜂窝状，且有大量的腐蚀坑， 存在严重的局部腐蚀。加入缓蚀剂的N80试片表面基本呈现均匀腐蚀，但是由于 氧化膜不完整，膜的部分薄弱区域开始腐蚀，表面有微弱的小腐蚀坑，并且在点蚀 区域周围有大量的腐蚀产物堆积在金属表面上7。由此可知缓蚀剂的加入可有效 的在钢片表面形成保护膜，阻止了腐蚀介质与钢片的接触，抑制金属的腐蚀。（1 ）静态腐蚀评价可知：在N80钢片在15%工业盐酸介质中的腐蚀速率随缓蚀 剂加量的增大而减小，随温度升高而增大；1.0%的缓蚀剂对N80钢片的缓蚀率为 98%，且可获得光亮的钢片表面。（2）电化学极化曲线结果表明该缓蚀剂对金属腐蚀的阴、阳极过程均起抑制作用， 属于混合型缓蚀剂，缓蚀机理属于“负催化效应”。（3）通过电镜扫描照片可知腐蚀容易发生在钢片有局部缺陷的地方（如坑、划痕、 抛光等），而缓蚀剂的加入可有效的在钢片表面形成保护膜，阻止了腐蚀介质与钢片的接触，抑制金属的腐蚀。【相关文献】1王峰，王红梅.AH-304酸化缓蚀剂的研究与应用J陕西化工,1995 (3): 17-20.2 邱海燕，李建波.酸化缓蚀剂的发展现状及展望J.腐蚀科学与防护技术,2005,17(4): 255- 258.3陈刚，庞敏，默云娟，张敏，侯小晴，苏慧君，张洁. 石榴皮提取物在油田水处理中的应用研 究，石油与天然气化工，2013,42(1): 83-85.4 陈刚，高起龙，马丰云，周敏，张洁柿子皮提取物缓蚀及抑制油田微生物作用研究J.石油 与天然气化工，2013,42(5): 515-519.5曾涵，王吉德，刘瑞泉.含氮杂环有机缓蚀剂的合成及其缓蚀性能的研究D.乌鲁木齐：新疆 大学，2003: 45-47.6 魏宝明.金属腐蚀理论及应用M.北京：化学工业出版社,1985: 83-84 .7 郑利民.模拟海水中铝阳极的腐蚀及缓蚀行为研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2009-0 6: 15- 16.