L360钢在H2S/CO2体系中的气液两相腐蚀规律及缓蚀剂研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 绪论
• 1.2 油气田腐蚀现状
• 2S/CO₂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
• 2的腐蚀'>1.3.1 CO₂的腐蚀
• 2S的腐蚀'>1.3.2 H₂S的腐蚀
• 2/H₂S共存条件下的腐蚀机理'>1.3.3 CO₂/H₂S共存条件下的腐蚀机理
• 2/H₂S腐蚀的影响因素'>1.4 CO₂/H₂S腐蚀的影响因素
• 2S分压'>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
• 2S/CO₂环境中L360钢的气液两相腐蚀规律'>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
• 2S和CO₂共存时不同压力的影响'>3.2.1 H₂S和CO₂共存时不同压力的影响
• 2S或CO₂单独存在时的影响'>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
• 附录