（油气井工程专业论文）注空气驱油过程中的管柱腐蚀与防腐工艺研究.pdf

c o r r o s i o na n da n t i - c o r r o s i o nt e c h n i q u e sf o r a i ri n je c t i o ne o rp r o c e s s z h o uq u a n ( o i l & g a sw e l le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db ys e n i o re x p e r i m e n t a l i s td i n gg a n g ，p r o f r e ns h a o r a n a b s t r a c t a i ri n j e c t i o ni sa ne f f e c t i v em e t h o df o re o r ，r e c e i v i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o ni nr e c e n ty e a r s a t p r e s e n t ，t h e r ea r es e v e r a ld o z e n so fo i lf i e l d sa 托u s i n gt h i st e c h n o l o g yi nt h ew o r l d t h ef i e l da p p l i c a t i o n o fz h o n g y u a no i lf i e l da n db a i s eo i lf i l e di nc h i n ah a si n d i c a t e dt h a ta i ri n j e c t i o na n da i r - f o a mi n j e c t i o n h a sh i g hf l o o d i n ge f f i c i e n c ya n dc a nb eo fac o m p a r a t i v e l ye c o n o m i ce o rt e c h n i q u ei nc o m p a r i s o no fn 2 i n j e c t i o n b u tt h ec o r r o s i o no fp i p es t r i n gi sm o r es e r i o u sd u r i n gt h ea i ri n j e c t i o np r o c e s s t h e r e 锄呛t w o m a i nc o r r o s i o n si nt h ep r o c e s s ，t h a ta r eo x y g e nc o r r o s i o ni ni n j e c t i o nw e l l sa n dc a r b o nd i o x i d ec o r r o s i o ni n p r o d u c t i o nw e l l s t 1 1 e yg i v er i s et ot h em o r es e r i o u sc o r r o s i o no ns t e e lt u b ec a u s i n gg e n e r a lc o r r o s i o na n d l o c a lc o r r o s i o n ，a n de v e nc a u s eo i lt u b ea n dc a s i n gc o r r u p t i o nc r a c k , t h u si tc a ns h o r t e np r o d u c t i o nl i f eo f o i lw e l lw i t hh u g ee c o n o m i cl o s s t h es u b j e c tw h i c hm a i n l yd i s c u s s e dt h eo x y g e nc o r r o s i o no fi n j e c t i o n w e l l sa n dc a r b o nd i o x i d ec o r r o s i o no fp r o d u c t i o nw e l l sc a r r i e do u tt h ef o l l o w i n gs t u d i e s ： i nt h ec o r r o s i o nw o r k i n gc o n d i t i o n so fp r o d u c t i o nw e l l s ，t h ep a p e rs t u d i e st h ei n h i b i t o r yp e r f o r m a n c e o ft h ef o u rc a r b o nd i o x i d ec o r r o s i o ni n h i b i t o r sb yw e i g h t - l o s se x p e r i m e n t a c c o r d i n gt oav a r i e t yo f w o r k i n gc o n d i t i o n s ，i tr e v e a l st h el a wo fc o n c e n t r a t i o n ，t e m p e r a t u r e ，f l o wr a t ea n dt i m eo nt h ei n h i b i t o r y p e r f o r m a n c e ，a n ds t u d i e st h es y n e r g i s t i ci n h i b i t i v ee f f e c to fc o r r o s i o ni n h i b i t o r a c c o r d i n gt o t h ec o r r o s i o ne n v i r o n m e n to fi n j e c t i o nw e l l ，a i rc o r r o s i o ni n h i b i t o ra n da i r - f o a m c o r r o s i o ni n h i b i t o ra r es e l e c t e db yw e i g h t - l o s se x p e r i m e n t b e s i d e s ，i ta l s os t u d i e st h ei n f l u e n c el a wo f c o r r o s i o ni n h i b i t o ra n da i rf o a m ，a sw e l la so x y g e no nc a r b o nd i o x i d ec o r r o s i o n a c c o r d i n gt ot h ep r o c e s so fa i ri n j e c t i o n ，t h ea r t i c l ep r o p o s e ss o m ef o r m a t i o n sw h i c hi n c l u d e s p r e - f i l mf o r m a t i o na n dn o r m a li n j e c t i o nf o r m a t i o ni na i ri n j e c t i o nw e l la n dp r o d u c t i o nw e l l t h ef l o wc h a r t f o rt h ei m p l a n t a t i o nt e c h n i q u ef o rt h ei n j e c t i o nw e l la n dp r o d u c t i o nw e l li sd e s i g n e da n dd e s c r i b e do nb a s i s o fm e t h o d si n j e c t e da n dw o r k i n gs i t e ，b e s i d e s ，i tl a u n c h e st h r e em e t h o d so fc o r r o s i o nm o n i t o r i n g f i n a l l y , t h ep a p e rm a k e ss o m es u g g e s t i o n sa b o u tt h ei m p l a n t a t i o nt e c h n i q u eo fc o r r o s i o ni n h i b i t o r f i n a l l y ，i tg i v e sas y n t h e t i cm e a s u r et oc o n t r o lt h ec o r r o s i o no nt h eb a s i so fo i lf i e l d t h e r e f o r e ，i t c o u l dr e d u c et h ec o r r o s i o nr a t e ，p r o l o n gp i p es t r i n g sl i f ea n dm a k es u r et h a tt h ep r o c e s sw i l lb eb e t t e r k e yw o r d s ：a i ri n j e c t i o n , o x y g e nc o r r o s i o n , c a r b o n d i o x i d ec o r r o s i o n , c o r r o s i o ni n h i b i t o r , i m p l a n t a t i o nt e c h n i q u e i i 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：q 且 日期：3 。9 7 年歹月2 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：! 翌盘 指导教师签名： 么纥心蔓 日期：2 0 驴7 年 日期：2 钞7 年 岁月2 7 日 ， 与月z7 日 f 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 1 课题研究的目的及意义 第一章绪论 目前，我国很多油田的油藏开发已进入中后期，存在油井含水率高、投入产出比大、 常规注水技术挖潜困难等问题，而其它提高采收率有效技术的选择有限。如改进注水、 注聚技术一样，注气( 如注二氧化碳、天然气或氮气等) 已被证明是一种高效的提高采 收率技术，但存在气源不足且成本高的情况，其应用受到限制，因而注空气技术受到越 来越多的重视。注空气开采轻质油油藏是一项富有创造性的提高采收率新技术。空气来 源广，成本廉价，既可以作为二次采油方式，也可用于三次采油【l 】。而对于我国大多非 均质( 中高渗夹层) 薄层、无倾角的水平地层来说，由于气窜和粘性指进，单纯注空气 的驱油效率受到限制，也将导致氧气窜到油井引起一些安全隐患。利用泡沫能降低水和 气的相对渗透率，增加驱油效率和波及体积，可大幅度提高油藏的采收率。 反应后缘区反应前缘区氧气未波及区 图1 - 1 注空气低温氧化示意图 f i g 1 1 l t ot e c h n i q u e so fa i ri n j e c t i o n 然而，在注空气驱油的过程中，注气井的氧腐蚀和生产井的c 0 2 腐蚀问题非常突 出。由图1 1 可知，空气由注气井注入后，由于氧的分压较高，在潮湿高温的环境中， 加速了氧的去极化反应，对注入井管壁造成了严重的腐蚀。若采用空气泡沫驱注入方式， 由于气体是分散相，液体是分散介质，液体将气体包裹起来，但由于泡沫的粘度较高很 容易和污物粘附在一起附着在管壁上，引起缝隙腐蚀和垢下腐蚀。空气注入油藏后，氧 气和原油发生低温氧化反应，氧气被消耗，生成大量的c 0 2 ，c 0 2 在水中有很高的溶解 度，与水生成碳酸，碳酸电离出的氢离子有很强的去极化作用；且疏松的腐蚀产物f e c 0 3 第一章绪论 会造成管壁凹凸不平，造成生产井管柱严重的局部腐蚀。从中原油田现场注空气的过程 可以看出，井下油套管被腐蚀的千疮百孔，使生产被迫停止，造成了巨大的经济损失。 这是注空气提高采收率过程中经常遇到的问题，也是国内几大油田，如大庆油田、胜利 油田、塔里木油田、华北油田、江苏油田、中原油田等要攻克的难关。由此看来，腐蚀 问题严重制约着注空气驱油技术的开展。 1 2 国内外c 0 2 腐蚀研究现状 有关c 0 2 腐蚀问题，早在1 9 2 4 年就有报道，认为在相同的p h 值下c 0 2 水溶液的 腐蚀性比盐酸强；1 9 4 0 年人们提出了c 0 2 腐蚀研究报告。美国国家腐蚀工程师协会( 简 称n a c e ) 成立了t - i c 小组，专门从事c 0 2 腐蚀及防护技术措施研究。近年来，国外 对c 0 2 腐蚀的研究更加活跃，有关c 0 2 腐蚀的研究文章和报告很多，仅美国腐蚀 ( c o r r o s i o n ) 刊物及n a c e 的学术年会报告，每年就有数十篇有关c 0 2 腐蚀及防护的 文章。 国内对c 0 2 腐蚀的研究开始于二十世纪8 0 年代，中科院和四川、中原、长庆等油 田相继开展过针对性的研究，取得了一定的成果，研制了防套管腐蚀的有机类缓蚀剂， 在一定程度上缓解了油田的腐蚀问题，但由于各油田地层条件等的差异，为防腐蚀技术 的普遍推广带来了困难。因此，现有研究成果无法满足特定油田现场生产和应用的要求， 研究成果的深入系统性也较缺乏。 1 2 1c 0 2 的基本性质 二氧化碳是无色、无臭的气体，分子式为c 0 2 ，分子量为4 4 ，比重约为空气的1 5 倍。c 0 2 在不同温度和压力条件下分别以气、液、固三种状态存在。当温度高于临界温 度( 3 1 i ) 时，纯c 0 2 为气相；当温度与压力低于临界温度与i 临界压力( 7 3 8 3 m p a ) 时，c 0 2 为液相或气相；当温度低于- - 5 6 6 c 、压力低于0 5 3 5 m p a 时，c 0 2 呈现固态， 固体c 0 2 也叫干冰，其密度可达1 5 1 2 4 k g m 3 ，随着外界温度的升高，固态( 干冰) 又 升华转变为气相。 c 0 2 的化学性质不活泼，既不可燃，也不助燃。c 0 2 可在水中溶解，其水溶液显弱 酸性，可使石蕊试纸变红。由此可知，c 0 2 在水中有一部分变为碳酸。碳酸可以看作 c 0 2 的一水化合物，或直接写成h 2 c 0 3 。碳酸在水中可离解为离子： 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 h 2 c 0 3 营h + + h c o ； h c o ；h + + c o l 一( 1 - 2 ) 上述两步反应的离解常数在2 5 c 时分别为k l = 4 4 5x1 0 ，k 2 = 5 7 1 0 1 1 。在4 5 6 x1 0 6 p a 、2 7 3 1 5 k 条件下，c 0 2 和水能形成水合物，其结构形式为c 0 2 8 h 2 0 或 c 0 2 6 h 2 0 。这种结构形成的化合物是不稳定的结晶体，在0 * c ，降压至1 2 5 1 0 6 p a 时就分解。 1 2 2c 0 2 的腐蚀机理 关于c 0 2 腐蚀机理方面的研究工作较多。据文献资料介绍，c 0 2 腐蚀遵循以下机制： 阳极反应： 迄今为止，对c 0 2 过程中阳极反应还没有形成统一的认识。删翻认为在含有c 0 2 溶液中，阳极反应为： f e + o h 一一f e o h 一+ e ( 1 - 3 ) f e o h 寸f e o h + + e ( 1 - 4 ) f e o h f e 2 + + o h 一 。( 1 - 5 ) ，总的阳极反应： f e 斗f e 2 + + 2 e ( 1 6 ) d a v i e s 3 】贝u 提出了不同的阳极反应，即： f e + h 2 0 专f e ( o h ) 獬+ 2 h + + 2 e ( 1 7 ) f e + h c o ；专f e c 0 3 ( s ) + h + + 2 e ( 1 8 ) f e ( o h ) 2 + h c o ；一f e c 0 3 + h 2 0 + o h 一 ( 1 - 9 ) o g u n d e l e 4 】提出的阳极反应则是上述反应中的( 1 6 ) f f f l ( 1 8 ) 。n e s i c t 5 】讨论了p h 4 、 4 p h 5 的情况下，阳极溶解反应可能存在的中间反应和反应产物，认为 会形成类似于f e ( h c 0 3 ) o h 这样的中间产物，l i n t e r 6 】认为最初形成的腐蚀产物为 f e ( o h ) 2 ，这样一来，阳极反应可以表示成为( 1 - 7 ) 或： 3 第一章绪论 f e + 2 0 h 一_ f e ( o h ) 2 ( 1 ) + 2 e ( 1 1 0 ) 随后有 f e ( o h ) 2 + c 0 2 专f e c 0 3 + h 2 0( 1 1 1 ) 阴极反应： 腐蚀的阴极反应主要有以下两种观点 7 1 ： 非催化氢离子阴极还原反应： h 3 0 + + e 哼h ( 吸附) + h 2 0( 1 - 1 2 ) 表面吸附c 0 2 的氢离子催化还原反应： c 0 2 ( 溶液) - * c 0 2 ( 吸附) ( 1 1 3 ) c 0 2 ( 吸附) + h 2 0 h 2 c 0 3 ( 吸附) ( 1 1 4 ) h 2 c 0 3 ( 吸附) + e h ( 吸附) + h c 0 3 。( 吸附) ( 1 - 1 5 ) h c 0 3 。( 吸附) + h 3 0 + 一h 2 c 0 3 ( 吸附) + h 2 0( 1 - 1 6 ) 支持后一机理的实验结果还表明： 不同金属材料有不同的催化活性，因而腐蚀速率也不同： 在一定的p h 值范围内( p h 值为蛳) ，p h 值对阴极反应速率没有显著影响。 实际上，c 0 2 腐蚀是一种典型的局部腐蚀。腐蚀产物( f e c 0 3 ) 或结垢产物( c a c 0 3 ) 在钢 铁表面不同的区域覆盖度不同，不同覆盖度的区域之间形成了具有很强自催化特性的腐蚀 电偶，c 0 2 的局部腐蚀就是这种腐蚀电偶作用的结果，这一机理很好地解释了水化学的作 用和在现场一旦发生上述过程局部腐蚀会突然变得非常严重等现象。 1 2 3 腐蚀类型 c 0 2 溶于水对钢铁具有很强的腐蚀性，由此而引起的材料破坏统称为c 0 2 腐蚀。 a p i ( a m e r i c a np e t r o l e u mi n s t i t u t e 美国石油学会) 将c 0 2 腐蚀也称为甜腐蚀( s w e e t c o r r o s i o n ) 或无硫腐蚀。c 0 2 腐蚀可以分为均匀腐蚀和局部腐蚀。 ( 1 ) 均匀腐蚀 形成均匀腐蚀时，金属的全部或大部分面积均匀地受到破坏，导致油管强度降低， 发生掉井事故。均匀腐蚀速率受金属表面形成的腐蚀产物膜控制，同时也和温度、流速、 c 0 2 分压、介质成分、合金元素有关。 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 ( 2 ) 局部腐蚀 油气田设备的c 0 2 的腐蚀类型主要表现为局部腐蚀【8 】，腐蚀形态有点蚀、台地状腐 蚀、环状腐蚀。 点蚀 c 0 2 点蚀的形态是蚀坑较为密集，蚀坑周围光滑且可能穿孔。油管被c 0 2 腐蚀后表 面形成溃疡状，敲打去锈后，貌似千疮百孔的朽木。 c 0 2 点蚀发生环境是含c 0 2 、含水的天然气、原油及油水混输介质，点蚀的敏感温 度为8 0 9 0 * ( 2 。例如塔里木牙哈凝析气中c 0 2 分压为o 乱1 2 m p a ，含水量为5 1 8 ，水 中含有h c 0 ；，属腐蚀性气田。牙哈凝析气田采油树下立管常年暴露在大气中未实施保 护措施。在寒冷的冬季，立管外壁遇冷后在内壁析出水滴，水滴被c 0 2 所饱和形成饱 和的c 0 2 溶液( 不含c l 一) ，腐蚀完全由c 0 2 分压控制，在高流速下电荷传递的腐蚀起 作用，会很快腐蚀立管内壁。牙哈凝析气田立管以下的出气管线及汇管虽重，必须更换 新管。在这里，从抗腐蚀性能和经济性考虑，建议采用内衬不锈钢或内衬薄壁玻璃钢管 预先更换出气管线和汇管。 台地状腐蚀 c 0 2 腐蚀台地状形态发生的环境是流动的含c 0 2 气水介质。点蚀和台地状形态往往 是共生的。c 0 2 腐蚀造成的台地状形态即较大面积的蚀坑。这种蚀坑形貌为台地状态， 底部平坦，周边垂直台地底部，流动造成台地沿流动方向形成沟槽直至穿透。r o l f n y b e r g 和a m e d u g s t a d 9 1 认为，台地状腐蚀主要是由f e 2 c 0 3 膜下的局部腐蚀，以及流体运动产 生的剪切力将碳酸亚铁膜剥离基体表面所造成。 环状腐蚀 管材内壁沿圆周产生的环状腐蚀，常发生在金属焊接和锻加工的热影响区域。对于 油井管，常发生在管端位置，呈严重环状蚀坑形状，这主要是管端经热处理后其管端金 相组织与管体金相组织的发生差异造成的，其中加厚过渡区对腐蚀最为敏感。 1 2 4 影响c 0 2 腐蚀的主要因素 影响c 0 2 腐蚀的因素主要是：钢材材质和环境。钢材材质包括钢材的热处理状态( 即 钢材的显微组织) 及其化学成分( 主要是合金元素) 。环境因素主要包括：温度、c 0 2 分压、 溶液介质的化学性质、流速、溶液的p h 值。 ( 1 ) 液相介质含水量 s 第一章绪论 水在介质中的含量是影响c 0 2 腐蚀的个重要因素。当有表面活性物质存在时， 油水混合介质在流动过程中会形成乳液。一般情况下，当水的含量小于3 0 ( 质量) 时， 会形成油包水乳液，这时水相对钢铁表面的浸湿将会受到抑制，发生c 0 2 腐蚀的倾向 较小。当水的含量大于4 0 ( 质量) 时，形成水包油乳液，这时水相对钢铁表面发生浸湿 而引发c 0 2 腐蚀。因此，当油水两相能形成乳液时，3 0 ( 质量) 的含水量是判断是否发 生c 0 2 腐蚀的一个经验判据【l o l 。 ( 2 ) 温度 温度对c 0 2 腐蚀的影响既重要又复杂，高温能加速电化学反应和化学反应速率。 f e 2 + 的溶蚀速率随温度升高而加大，从而会加速腐蚀。f e c 0 3 的溶解度则随温度升高而 降低，其沉淀速率增大时，有利于保护膜的形成，因此造成了错综复杂的关系。 按温度范围的不同，将c 0 2 腐蚀分为3 种类型【n 1 。c 0 2 腐蚀与基体上的腐蚀产物的 成膜状况紧密相关，尤其是与f e c 0 3 的成膜机制密切相关。温度影响了成膜机制，而表 面的成膜状况直接影响到腐蚀速率的大小与腐蚀类型。因此，划分这3 种类型的具体温 度分界点则依赖于表面上成膜状况，对于不同的钢材及不同的介质体系会有所不同，有 时还可能会有较大的差别。 在低温区( 15 0 c ) 时，也许在高于1 2 0 * c 时，铁的溶解( f e f e 2 + + 2 e ) 和f e 2 c 0 3 膜 的形成速度都很快，由于温度很高，能很快达到f e c 0 3 的成膜条件，并且在试样表面形 成数量很多的f e c 0 3 晶核。同时，f e c 0 3 晶粒的生长速度也很快，因此，基体将很快被 一层晶粒细小、致密而附着力又强的f e c 0 3 膜保护起来。这种保护膜大约在钢铁接触到 腐蚀介质的最初2 0 h 左右就可形成，以后就具有保护作用。因此，这种类型的腐蚀速率 很低。 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 在中温区( 1 0 0 。c 附近) ，f e c 0 3 膜的形成条件得以满足，但结晶动力学不同于高温区 的情况。由于温度较低，基体表面生成的晶核数量少，晶粒长大速度也小，不均匀性增 大，于是导致生成晶粒粗大、多孔而又厚的f e c 0 3 膜。由于膜上的多孔区在腐蚀过程中 成为阳极区，因此，随着腐蚀过程的进行，将引发严重的局部腐蚀。 出现这一复杂情况是因为f e c 0 3 的溶解度随温度的升高而降低，在钢铁表面形成 保护膜，这层保护膜从疏松到致密，从而在一定的温度范围内有一个腐蚀速率过渡区， 出现一个腐蚀速率极大值。此后由于保护膜的生成和加固，使腐蚀速率下降。 ( 3 ) c 0 2 分压 c 0 2 分压是衡量c 0 2 腐蚀的一个重要参数。通常认为，当c 0 2 分压超过2 0 k p a 时， 流体具有腐蚀性，这是一条判别准则。在较低温度下( c i 一 s 0 4 2 c 1 0 4 。所以缓蚀剂中经常利用i 的协同缓蚀效应， 以达到较好的缓蚀效果。 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第三章c 0 2 腐蚀缓蚀剂的筛选及评价 利用高温高压反应釜，模拟注空气驱油过程中生产井的腐蚀工况，筛选抑制c 0 2 腐蚀的缓蚀剂并研究各种因素( 缓蚀剂浓度、时间、温度、转速) 对缓蚀剂缓蚀效率的 影响规律以及缓蚀剂与其它药剂的复配协同效应。 3 1 实验部分 3 1 1 主要实验仪器和药品 ( 1 ) 实验仪器 表3 - 1 实验仪器 t a b l e 3 - 1t h ee x p e r i m e n t a la p p a r a t u s 仪器名称型号生产单位 高温高压反应釜挂片动态腐蚀仪器 海安石油科研仪器有限公司 恒温磁力搅拌器 c t 4 中科院腐蚀研究所 智能型超级恒温水槽 z c 1 0 宁波仪器厂 数显干燥箱 1 0 1 a 2 上海市实验仪器总厂 电子分析天平f a 2 0 0 4上海上平仪器公司 ( 2 ) 实验药品 表3 - 2 实验所用药品 t s b l e 3 2t h ee x p e r i m e n t a ld r u g s 药品名称纯度 生产单位 氯化钠分析纯莱阳市康德化工有限公司 无水氯化钙分析纯国药集团化学试剂有限公司 碳酸氢钠分析纯 上海虹光化工有限公司 六水氯化镁分析纯 国药集团化学试剂有限公司 无水乙醇分析纯 淄博市临淄天德精细化工研究所 丙酮分析纯莱阳市康德化工有限公司 3 7 盐酸 分析纯南京化学试剂有限公司 六次甲基四胺分析纯 济南有机化工厂 2 1 第三章c 0 2 腐蚀缓蚀剂的筛选及评价 表3 - 2 实验所用药品( 续) t a b l e 3 - 2t h ee x p e r i m e n t a ld r u g s 药品名称纯度生产单位 硫脲分析纯南京化学试剂有限公司 碘化钾分析纯南京化学试剂有限公司 ( 3 ) 实验材料及腐蚀液 本实验所采用的钢材符合中国石油天然气行业标准s y 5 4 0 5 1 9 9 6 ，腐蚀挂片规格 为：a 3 钢( 7 6 r a m 1 3 r a m 1 s m m ) 。总的表面积：1 3 6 c m 2 ，密度p ：7 8 9 c m 3 。 表3 - 3a 3 钢各元素质量分数( ) t a b l e 3 - 3a 3s t e e lm a s sp e r c e n t a g eo f e a c he l e m e n t cs im npsf e 0 1 80 0 2 o 4 5o 0 1 3 o 0 29 9 3 1 7 实验介质( 腐蚀溶液) ：3 n a c l 溶液。 ( 4 ) 缓蚀剂缓蚀性能的评价标准 腐蚀评价依据石油天然气行业标准s y t 5 4 0 5 1 9 9 6 “酸化用缓蚀剂性能试验方法及 评价指标 、石油天然气行业标准s y t 5 2 7 3 2 0 0 0 “油田采出水用缓蚀剂性能评价方法 、 国家标准g b t l 6 5 4 5 1 9 9 6 “金属和合金的腐蚀：腐蚀试样上腐蚀产物的清除”进行【2 1 1 。 3 1 2c 0 2 失重法实验 ( 1 ) 实验装置 l u 动机 图3 - 1c 0 2 高温高压动态挂片腐蚀实验装置 f i g 3 - 1t h ec a r b o nd i o x i d e c o r r o s i o nt e s ti nh i g ht e m p e r a t u r ea n dh i g hp r e s s u r e 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 ( 2 ) 实验步骤 将挂片分别用4 0 0 # ，6 0 0 # ，1 0 0 0 # 金相砂纸逐级打磨抛光，使其表面及棱、角、孔 的光洁度一致。然后用去离子水冲洗，放人盛有沸程为6 0 - 9 0 度的石油醚或丙酮的器皿 中，用脱脂棉除去挂片表面油脂后，再放入无水乙醇中浸泡约5 m i n ，进一步脱脂和脱 水。取出挂片放在滤纸上，用冷风吹干后再用滤纸将挂片包好，贮于干燥器中，放置 1 h 后再测量尺寸并称量，精确至o 1 m g 。 将水浴温度加热到设定温度，在一定转速下，将装有挂片的夹具放入釜内，量取适 当体积的腐蚀溶液，并倒入釜内，盖上釜盖。常压下，通入高纯n 2 去除反应釜内的氧 1 5 小时后，通入c 0 2 ，待压力稳定后记录实验开始时间。 到达腐蚀实验时间取出试样后立即用水冲洗，并用硬毛刷除去表面的疏松产物。冲 刷过的试样经滤纸吸水后放入盐酸清洗液中清洗，进一步清除腐蚀产物。酸洗时清洗液 应剧烈搅拌，或用木s u ( 或橡胶制) 的工具磨擦试样。 酸洗清洗液的配比如下： 盐酸( 比重1 1 9 ，浓度3 7 ) 5 0 0 m l 蒸馏水5 0 0 m l 六次甲基四胺 9 9 清洗温度为2 5 ，一次清洗时间为1 5 2 0 m i n 。酸洗后的试样应立即用自来水冲洗， 然后放入浓度为6 的n a o h 溶液中浸泡，浸泡时间不宜大于一分钟。中和后的试样再 用自来水冲洗，并用滤纸吸干后放入无水乙醇中脱水5 m i n 。将脱水后的挂片移入丙酮 中，进行丙酮脱脂清洗，然后取出用冷风吹干，包于滤纸，放入干燥皿中，4 h 后用分 析天平称重，精确至0 1 m g 。 ( 3 ) 腐蚀速率及缓蚀率的计算 腐蚀速率取3 个挂片的平均值，腐蚀速率可以按下式计算： v 一：f r o - r r , ( 3 - 1 ) s ， 式中：v 一失重时的腐蚀速率，g ( m 2 h ) ； 甄l _ 一金属的初始重量，g ； 清除了腐蚀产物，g ： 卜挂片的表面积，i n 2 ； 卜一腐蚀时间，h 。 第三章c 晚腐蚀缓蚀剂的筛选及评价 在衡量密度不同的各种金属的腐蚀程度时，通常采用腐蚀深度表示腐蚀速率： 圪= v - x 8 7 6 ( 3 - 2 ) p 式中：圪腐蚀的深度指标，r a m a ； p 金属的密度，g c m 3 。 缓蚀率( 珂) 可以用下式计算： 叩= 警枷蝴 p 3 ， 式中：叩缓蚀率惭) ； 玢一空白实验中碳钢片的腐蚀质量损失，g ； 乃加缓蚀剂实验中的碳钢片的质量损失，g 。 3 1 3 成膜性能测定方法 ( 1 ) 方法原理 铁在硫酸铜溶液中与铜离子发生氧化还原反应，铜离子被还原附着在挂片表面上形 成铜镀层。挂片表面在缓蚀剂溶液中形成的保护膜越好，挂片表面附着的铜镀层越少。 依据挂片表面附着的铜镀层面积的大小，可得到各种缓蚀剂的最佳成膜浓度，从而比较 其缓蚀剂成膜性能的优劣。 ( 2 ) 实验步骤 用水和盐酸配制p h 值为2 - - 3 的盐酸溶液1 0 0 0 m l 。 用水和硫酸铜配制饱和硫酸铜溶液。 将配制好的缓蚀剂溶液按设计质量浓度值用移液管加入2 5 0 m l 广口瓶中，然后