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油田开发已进入中后期,井下结垢问题越来越严重。油田主要采用注入大量液体和气体的方法进行采油,会加重管道的结垢和腐蚀,从而给油田开采带来障碍。因此预防油田管道结垢腐蚀是亟待解决的问题,目前普遍采用的预防措施是投加阻垢剂。市面上虽然阻垢剂的种类很多,但是阻垢效果较差,并且很多含磷的阻垢剂会对环境造成污染。针对以上情况,本文根据青化砭采油厂井底严重的结垢腐蚀问题,采用室内模拟的方法考察油田管道钢的结垢腐蚀机理,进而制备新型绿色的固体缓释阻垢剂。
本文根据阻垢剂的阻垢机理筛选出了几种不同的阻垢剂进行复配,通过测其阻垢率确定最优配比,然后对其进行固化处理。得到新型阻垢剂MST,并与阻垢剂FPJ相比较。首先进行静态挂片实验,N80钢在饱和CO2油田水中于不同温度(30、50、70℃)浸泡相同时间(20d)。采用扫描电子显微镜(SEM)观察垢层产物膜的微观形貌,并结合能谱仪(EDS)对结垢产物膜中存在的主要元素及比例进行分析,X-射线衍射(XRD)进行相结构分析。之后用失重法计算加入阻垢剂前后N80钢的平均缓蚀速率,并结合电化学测试结果对缓蚀机理进一步探究。结果如下:
新型固体缓释阻垢剂MST的最优配比为:聚天冬氨酸(PASP)30 mg/L,聚环氧琥珀酸(PESA)20 mg/L,ZnCl2 2 mg/L,其对CaCO3的阻垢率达到91.82%。选用聚乙烯醇作为固体阻垢剂的载体,其与水的最佳比例为1 g:3 mL。
在饱和CO2油田水中,结垢产物主要由FeCO3、CaCO3、CaSO4、SiO2等组成。随着温度的升高,结垢加剧。加入阻垢剂后,垢层变得不均匀,结垢量减少。MST阻垢剂主要通过螯合作用、晶格畸变作用起到阻垢的目的。阻垢剂的阻垢效果存在阈值效应,随着阻垢剂浓度的升高,阻垢率存在极值。
通过失重法和电化学实验,发现MST和FPJ同样具有缓蚀效果。与FPJ相比,MST的缓蚀效果更好。70℃时,MST的缓蚀率仍保持在70%以上,而FPJ的缓蚀率不足50%。MST在高温下的缓蚀效果比较稳定,它通过吸附作用在N80钢表面成膜,阻碍介质与N80钢的进一步接触;FPJ的吸附膜热稳定比较差,在高温下可能发生脱附现象,缓蚀效果下降。
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Degree: 硕士
Mentor: 周根树
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Year: 2017
Language: Chinese
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