二氧化碳緩蝕劑的緩蝕性能影響因素
由于緩蝕劑在特殊的油套管環(huán)境中使用，因此緩蝕劑的使用同CO2腐蝕本身一樣受如下一些因素的影響：溫度、流速、CO2分壓、介質(zhì)組成、腐蝕產(chǎn)物組成、材料組成、結構及表面處理狀態(tài)等。除此之外．還受濃度、表面活性劑等的影響。因此，在緩蝕劑的選擇、使用過程中，必須綜合考慮這些影響因素。
1)溫度
溫度對CO2腐蝕的影響顯著，溫度不同，腐蝕產(chǎn)物的結構、組成都會發(fā)生變化，導致金屬表面狀態(tài)改變。因此與金屬表面狀態(tài)密切相關的緩蝕劑的緩蝕性能也會隨著溫度的改變而發(fā)生變化。另外，溫度的變化對緩蝕劑本身也會產(chǎn)生一定的影響。對于有機類緩蝕劑而言，溫度較低時，隨著溫度的升高，緩蝕劑的烴鏈部分迅速溶解，導致緩蝕劑膜厚度減小或孔密度增大，緩蝕率降低；當溫度超過某一限度，就會在金屬表面形成一層致密的腐蝕產(chǎn)物膜，起到隔離作用，緩蝕率也隨之上升；但當溫度過高時，緩蝕劑也可能發(fā)生熱分解，完全失去緩蝕作用。對于無機類緩蝕劑來說，如果緩蝕劑是通過高溫激活起緩蝕作用，則受溫度影響較大，如果是通過腐蝕反應或其它因素化學激活起緩蝕作用，則受溫度影響較小。
2)CO2分壓
一般來說，CO2分壓增大，緩蝕劑膜附著力減弱，緩蝕效率降低。盡管CO2影響緩蝕劑膜附著性在力學方面的原因尚不清楚，但近期的研究已表明CO2至少是通過兩條途徑起作用：(DC02溶于鹽水，形成碳酸，降低了溶液的pH，削弱了緩蝕劑與金屬表面之間的吸附鍵；②溶解的C02提高了金屬表面吸附型緩蝕劑的粘度，使緩蝕劑膜的有效性明顯降低。
3)流速
流速對緩蝕劑起兩方面的作用。一方面，流速增大能增加流體的傳質(zhì)速度，尤其是邊界層的傳質(zhì)速度，并影響邊界層厚度，所以流速直接影響緩蝕劑的傳質(zhì)和成膜。有研究表明，但流體的流速高于某一最低臨界流動強度時，緩蝕劑具有更好的緩蝕效果，即緩蝕劑需要一定的流速來加快傳質(zhì)，促使其在金屬表面均勻成膜。流速對緩蝕劑的另一方面的影響便是：流體流動產(chǎn)生切應力，對緩蝕劑膜產(chǎn)生沖擊作用，使膜層易破損脫落。同時流速增加也能增大流體的擾動性，強化傳質(zhì)，使腐蝕性物質(zhì)的傳輸加快，緩蝕劑膜表面就會受到更多腐蝕性離子的化學侵蝕作用，縮短緩蝕劑膜壽命。關于這一點已形成共識，這也就是人們所普遍認為的最高臨界流動強度，即對于特定緩蝕劑，只能在某一流速之下使用，否則緩蝕劑將迅速失去緩蝕作用。而最高臨界流動強度取決于緩蝕劑的種類和濃度。
4)濃度
一般情況下，高濃度時緩蝕劑膜的附著性優(yōu)于低濃度時膜的附著性，這是由于緩蝕劑濃度較低時，活性組分的濃度也較低，不易形成完整的致密膜層；另一方面，由于活性組分的缺乏，緩蝕劑吸附能力也下降。另外，緩蝕劑濃度提高，也可以明顯提高緩蝕劑的最高臨界流動強度。即高濃度下形成的緩蝕劑膜層具有更好的抵制沖刷腐蝕的能力。
5)其它因素
通常，對于油井來說，采用油溶性水分散性緩蝕劑控制油管腐蝕，而輸油管部分的腐蝕則采用水溶性緩蝕劑來控制。對于氣井，所用緩蝕劑還須兼具有氣相緩蝕效果。CO2腐蝕的介質(zhì)體系多為水+油+氣的三相或水+油+氣+固體顆粒的四相體系，因此介質(zhì)組成和各相之間的比例直接影響緩蝕劑的溶解性和分散性。緩蝕作用發(fā)生在金屬基體與介質(zhì)交界面上，所以金屬的組成、結構和表面狀態(tài)也是影響緩蝕劑的重要因素，即緩蝕劑與金屬之間存在著一定的配伍性。除此之外，表面活性劑的加入會增強或減弱緩蝕劑的緩蝕效率。
目前CO2緩蝕劑研究也正在向高效、多功能、無公害的技術目標發(fā)展。未來有關CO2緩蝕劑的研究將集中在以下幾方面：(1)重視緩蝕劑復配技術，開發(fā)出適用于氣/液/固多相腐蝕體系、高溫高壓體系的緩蝕劑；(2)結合大型計算軟件，在分子水平上研究和開發(fā)出適用于不同材料狀態(tài)的緩蝕劑，尤其是能和碳酸亞鐵膜起協(xié)同保護作用的緩蝕劑以及能抗CO2局部腐蝕的緩蝕劑；(3)加強環(huán)保意識，開發(fā)低毒、易生物降解的新型緩蝕劑。
本文版權為荊門鑄鼎新材料有限公司（www.gppzw44116.cn）所有，轉(zhuǎn)載請注明出處。
2013年12月29日
|
