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克拉瑪依油田阻垢緩蝕劑-阻垢緩蝕劑廠家-油田緩蝕劑廠家-酸化是油氣井增產(chǎn)和水井增注的重要措施，在石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但酸化過(guò)程中所使用的酸液會(huì)對(duì)管線和設(shè)備都產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，還會(huì)對(duì)地層造成潛在的危害。為減輕酸液腐蝕，***酸化施工的成功開展，最經(jīng)濟(jì)***方法是向酸化液中添加高效酸化緩蝕劑。

1、背景

目前，我國(guó)使用的酸化緩蝕劑主要有季銨鹽、曼尼希堿和咪唑啉等幾大類。咪唑啉類緩蝕劑對(duì)鹽酸中碳鋼等有優(yōu)良的緩蝕性能，曼尼希堿緩蝕劑由于緩蝕性能良好，作為高溫條件下適用于濃鹽酸介質(zhì)的緩蝕劑倍受重視，是當(dāng)前緩蝕劑的研究熱點(diǎn);曼尼希堿是一類性能優(yōu)良的緩蝕劑,在酸化作業(yè)中作為高溫濃鹽酸的緩蝕劑大量應(yīng)用。

隨著對(duì)酸用緩蝕劑的要求越來(lái)越高,常見(jiàn)的酸化緩蝕劑在高溫下存在易結(jié)焦、分層、溶解分散性不夠穩(wěn)定的缺點(diǎn),可能會(huì)對(duì)地層造成進(jìn)一步的傷害；單一的曼尼希堿型緩蝕劑由于本身的分子結(jié)構(gòu)等問(wèn)題,單獨(dú)使用時(shí)緩蝕很難達(dá)到理想的效果;目前酸化緩蝕劑的研究發(fā)展方向是研制新型、環(huán)境友好、抗高溫耐濃酸的長(zhǎng)效緩蝕劑復(fù)配體系；國(guó)內(nèi)相關(guān)專家開發(fā)的高溫酸化緩蝕劑主要是多組分緩蝕劑配以增效劑復(fù)配而成,尤其是胺類、季銨類及炔醇類復(fù)配緩蝕劑應(yīng)用較多,以期達(dá)到高性能和多功能的目的。

2、高溫酸化緩蝕劑

2.1酸化緩蝕劑概述

緩蝕劑分低溫(<104℃)和高溫(<178℃或更高)兩類.低溫緩蝕劑通常為有機(jī)物,包括含:氮化合物（伯胺、仲胺、叔胺、季胺、炔氧甲基胺和雜環(huán)芳香含氮化合物（如嘧啶、喹啉、異喹啉及其衍生物）等，其中以季銨、曼尼希堿和雜環(huán)芳香含氮化合物應(yīng)用多且效果好；、氯化合物、含硫化合物、炔醇化合物（丙炔醇、丁炔醇、己炔醇、和辛炔醇）、醛類（甲醛和肉桂醛）、酮類（α-鏈烯基苯酮）、醇類等親油化合物和表面活性劑等；高溫緩蝕劑在成分上類似低溫緩蝕劑,只是加入了增強(qiáng)劑,增強(qiáng)劑有甲酸及其衍生物、酸溶性碘鹽及酸溶性銅鹽、銻鹽、鉍鹽和汞鹽；

酸化緩蝕劑在石油開采中具有舉足輕重的作用,它的研究開發(fā)是酸化增產(chǎn)技術(shù)能否成功進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一；酸化緩蝕劑大多在鹽酸和土酸溶液中應(yīng)用,在乳化液、泡沫酸、稠化(膠凝)酸、超(微)乳化酸、固體酸和有機(jī)酸方面應(yīng)用的品種很少.高溫酸化緩蝕劑中大多數(shù)含有炔醇化合物；目前，國(guó)內(nèi)酸化緩蝕劑的主要成分為:醛、酮、胺縮合物;咪哇琳衍生物;毗咤、喳琳季按鹽;雜多胺;復(fù)合添加增效劑,如甲醛、炔醇等;高分子聚合物。其中,以醛、酮、胺縮合物和毗嚨、哇琳季按鹽兩種物質(zhì)為主制備的緩蝕劑及其復(fù)配物在生產(chǎn)中應(yīng)用較多；目前，常用的酸化緩蝕劑主要有7461、7701、HQ-01(烷基吡啶和喹啉類的季銨鹽),7801、CT1-3、SD1-3(酮醛胺縮合物),7812、IMC-80-5(炔醇和有機(jī)胺化合物)、IS-129(咪唑啉類)等。

2.2高溫酸化緩蝕機(jī)理

高溫酸化緩蝕劑的緩蝕機(jī)理可以通過(guò)吸附理論來(lái)解釋。為了形成致密穩(wěn)定的吸附層,首酸化緩蝕劑主產(chǎn)物分子中的多個(gè)吸附中心(如N、O等元素)向金屬表面提供孤對(duì)電子,形成配位鍵化合物吸附在無(wú)氧化膜存在的裸露金屬表面;然后,分子中的非極性基團(tuán)平鋪在金屬表面上,形成較完整的疏水保護(hù)層,從而在酸液與金屬間形成一道屏障,阻止了腐蝕產(chǎn)物鐵離子向溶液中擴(kuò)散和溶液中的H+移向金屬的腐蝕反應(yīng)過(guò)程,使腐蝕反應(yīng)速度變慢,達(dá)到了金屬緩蝕的目的。

2.3高溫酸化緩蝕劑常見(jiàn)組分

2.3.1季銨鹽類化合物

季銨鹽類化合物是一類廣泛使用的吸附性酸化緩蝕劑，常用作高溫酸化緩蝕劑的主劑。在酸性水溶液中這類化合物可以完全解離成帶正電的季銨陽(yáng)離子和鹵素陰離子。季銨陽(yáng)離子可以在金屬表面的陰極區(qū)發(fā)生物理吸附，即季銨陽(yáng)離子和酸液中帶負(fù)電荷的金屬表面產(chǎn)生靜電吸附，對(duì)氫離子放電有很大的影響，可以有效阻止H+接近金屬表面，從而抑制H+的還原反應(yīng)，對(duì)陰極反應(yīng)有抑制作用。另外喹啉季銨鹽分子中含有未共用電子對(duì)的N元素，這些元素可與金屬表面配位結(jié)合，形成牢固的化學(xué)吸附層，提高了鋼在腐蝕介質(zhì)中的陽(yáng)極反應(yīng)的活化能，從而降低了陽(yáng)極的腐蝕速率。而季銨鹽中的Cl對(duì)鐵的緩蝕有一定的協(xié)同作用，促使有機(jī)陽(yáng)離子吸附在金屬表面而形成穩(wěn)定的保護(hù)膜。其疏水的非極性基遠(yuǎn)離金屬表面作為定向排列，有效阻止了腐蝕產(chǎn)物鐵離子向溶液中的擴(kuò)散和溶液中的氫離子向金屬的腐蝕反應(yīng)過(guò)程遷移。另外喹啉季銨鹽中含有稠環(huán)結(jié)構(gòu)，稠環(huán)上有較大的電子總離域能，增強(qiáng)了其與金屬原子的配位作用，因此在金屬表面形成的吸附膜更牢固，緩蝕效果更好；

1)曼尼希堿

曼尼希堿是一種螯合配位體，其配位原子的孤對(duì)電子進(jìn)入Fe3+的雜化空軌道形成配位鍵，發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成穩(wěn)定的環(huán)狀螯合物吸附在金屬表面，形成穩(wěn)定的疏水保護(hù)膜，從而阻止腐蝕產(chǎn)生的Fe3+向溶液中擴(kuò)散，以達(dá)到金屬緩蝕的目的。通過(guò)在分子結(jié)構(gòu)中引入含孤對(duì)電子雜環(huán)和芳環(huán)，不僅提高配位原子的吸附能力，還可以在金屬表面形成π鍵吸附，進(jìn)一步提高其緩蝕性能,常用作酸化緩蝕劑的主劑。

2.3.2增效劑

增效劑是通過(guò)與緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)來(lái)增強(qiáng)緩蝕效果的。常見(jiàn)增效劑是一種炔醇，炔醇分子中的炔鍵可以與腐蝕過(guò)程中的新生氫發(fā)生加氫反應(yīng),叁鍵被還原成雙鍵,并在金屬表面發(fā)生聚合。炔醇在金屬表面可以形成厚40um的沉積膜,緩蝕劑則在金屬表面形成吸附膜。這樣在金屬表面則可以形成致密的多層保護(hù)膜；

季銨鹽與炔醇互配后，緩蝕劑效果大大增加。這可能是因?yàn)榧句@鹽緩蝕劑在與炔醇互配后，炔醇可將吸附在鋼鐵表面的季銨鹽緩蝕劑分子存在的空隙覆蓋，在鋼鐵表面形成一層完整、致密的吸附膜，抑制鋼鐵的腐蝕。隨著復(fù)配物炔醇加量的增大，腐蝕速度下降，符合金屬腐蝕速率隨緩蝕劑增加而遞減的一般規(guī)律。在炔醇加量為15%的條件下，緩蝕率達(dá)99.91%。從緩蝕劑的效率，兼顧復(fù)配方用量消耗，常采用季銨鹽緩蝕劑與12%的炔醇復(fù)配物作為優(yōu)化緩蝕劑的配方。

2.3.3非離子表面活性劑

非離子表面活性劑加量為緩蝕劑總量的2%時(shí),腐蝕速度最小。非離子表面活性劑在緩蝕劑中主要起分散作用,同時(shí)它本身也具有在鋼片表面吸附的能力,表面活性劑與主劑在金屬表面形成吸附競(jìng)爭(zhēng),同時(shí)表面活性劑還存在洗滌的作用。因此,當(dāng)表面活性劑用量增加時(shí),其緩蝕效果變差。而表面活性劑用量小于2%時(shí),又不能使主劑在鹽酸溶液中很好的分散,因此選擇2%為表面活性劑的用量。高溫酸化緩蝕劑常用非離子表面活性劑是壬基酚聚氧乙烯醚、乙醇聚氧乙烯醚及聚氧乙烯基胺的一種或幾種的混合物。

2.4高溫酸化緩蝕劑性能評(píng)估

采用靜態(tài)失重法評(píng)價(jià),參照中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5405-1996《酸化用緩蝕劑性能實(shí)驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)》。常壓、溫度低于90℃，將處理好的試片放入恒溫沒(méi)有加和加有一定量緩蝕劑的酸溶液中，酸液加量為20mL/cm2試片表面積，放置4h，取出，清洗，干燥、稱量，計(jì)算腐蝕速率和緩蝕率。

2.5高溫酸化緩蝕劑的應(yīng)用

高溫酸化緩蝕劑主要用在3種高溫酸液體系中:

1)膠凝酸體系:20%HCl+2.5%JN-2膠凝劑+2%HS-6緩蝕劑+1%FB-1助排劑+1%LT-5鐵離子穩(wěn)定劑+0.5%PR-7破乳劑;

2)乳化酸體系:酸相(28%HCl+2%HS-6緩蝕劑+1%FB-1助排劑+1%LT-5鐵離子穩(wěn)定劑),油相(0號(hào)柴油+2%NT-18乳化劑)油酸比為3:7;

3)表面活性酸體系:20%HCl+4%HX表面活性劑+1%DN-1表面活性劑+2.5%HS-6緩蝕劑+1%LT-5鐵離子穩(wěn)定劑;其與高溫膠凝劑、高溫乳化劑、活性劑及其它酸液添加劑配伍性較好