一种新的绿色腐蚀抑制剂：开发和应用

1、 一种新的绿色腐蚀抑制剂：开发和应用 摘 要在石油和天然气工业，化学应用缓蚀剂广泛采用在实践生产及加工业务。特别的挑战是开发新的化学反应,能在不同的环境条件下良好的保护材料。本文说明了专利工作烷基多糖化学(APGs)及其协同效应与聚天冬氨酸钠（Wei）。本文概述了这个抑制剂类发展，在许多油田卤水里，,它展示了良好的通用抑制剂性能，在多剪切条件下，显示了良好的特点，也有了一个优秀的环境条件。本文考察了烷基多聚葡萄糖苷化学基础。本文说明了在各种油田海域，在许多的抑制剂糖醋条件下，以及不同温度条件下的影响。实验室检测结果，在这些条件下,如线性极化电阻率(LPR)所谓的“泡沫试验”,和旋转圆柱形电极(

2、远端控制设备),介绍和讨论。制定产品的环境数据也将考虑。到目前为止, 在英国所有的化学配方的使用分类如金子不能替换或遵守其他产品的警告。 介 绍石油和天然气加工工业的腐蚀过程中，化学抑制剂发挥的重要作用表现在保护和缓解的策略(韦伯斯特等;1998年al.1993 多尔蒂)。传统上, 化学腐蚀抑制剂一直寻求能够在液体和固体之间变成混合物，这也是持续在高切条件下（具有一定的持久性来去除这些条件）。这些材料,一般来说, 在各种场条件下都是腐蚀抑制剂。然而,他们确实具有一定的边界条件下的性能,如高温。他们往往有一定的属性有关海洋的毒性和生物降解。在北海和北东大西洋(这些地区由OSPAR公约(OSPAR

3、) 在高度监管下他们很难受用。在环境可接受的抑制剂和尝试设计的可接受的妥协的效果之间产生了一个两难的问题；例如，持久的材料通常不容易生物降解。同样地，很多化学反应有硝基和拥有固有的毒性特性。 面对这一挑战,许多工人试用了各种各样的策略来减少环境影响,要保持所需的表面活性剂性质和持续性,例如氨基酸/天冬氨酸,聚天冬氨酸钠.然而，这些化学反应需要高效率或不足的降解去迎合环境法规。早期内部的研究表明,在高流量的条件下，表面活性剂不仅仅提供良好的腐蚀保护。这个化学不能提供完整的答案去解决相关的生物降解问题。由杜(2004)在建筑工作中，发现在某些条件下, 烷基多聚葡萄糖苷可以良好的拍摄和防护条件并且提

4、供一个没有丢失固执的绝妙的环境条件。实验室模拟许多油田条件下的工作规律，得出一些结论与效应和机制有关。 基础化学所有的缓蚀剂是由石油和天然按配方制造的产品；活性成分组成基础化学。在不影响技术功效下，研究化学反应缓蚀剂的应用，在环境可接受性上, 糖甙和多聚葡萄糖苷看上去好像提供了一些承诺。 事实上，杜(2004)描述了在海水下的907米静态条件下，烷基多聚葡萄糖苷作为了缓蚀剂。在这个应用程序中, 应用APG作为葡萄糖酸钙和硫酸锌的混合物。这项工作提供了依据,进一步探索烷基聚乙二醇糖甙和在特定范围的烷基多聚葡萄糖苷同样有效,可降解、是腐蚀抑制剂。化学的宽度被描述成一个专利。但是,我们发现有一个最佳

5、的组合是烷基链长度和一个特定的糖类一半,这提供了最大效率的腐蚀抑制作用,特别是在协同配合天冬氨酸组件。先前的研究表明,糖甙和多聚葡萄糖苷的确表现出腐蚀抑制性能。所有这些工作, 进行静态、有氧或均匀流体条件(杜专利)。 50ppm效应的剂量制定一个在北海在65各种卤水在二氧化碳饱和合成场盐水在静态条件下“泡沫测试”。 50 ppm效应的剂量制定一个在各种北海卤水在65饱和二氧化碳剪切应力为50 Pa的测试。 实 验 在各种不同条件下对三种产品进行了化学制造。这些条件是:静态泡沫测试,高剪切条件下,酸性条件下,高温条件下。制定的性能在一个混合的液体环境, 各种油田材料下的兼容性的产品，测试表现显示

6、组件之间的协同效应。 对于本论文,产品配方的制定被称为A,B,C。 腐蚀速率测量使用LPR和远端控制设备技术，更持久。低碳钢在二氧化碳饱和合成场盐水的所有的情况下进行了测试。大多数测试是在盐水中执行, 在混合流体环境调查抑制剂的性能，并详细地介绍。 泡沫试验方法包括给定一个金属，模拟饱和盐水与二氧化碳在温度相当于在现场的腐蚀。在测试期间,二氧化碳气体不断喷射直到测试解决为止，给出受欢迎的名字。确定腐蚀的速率使用并口技术, 它涉及到应用程序的一个小型直流电压和一对相同的电极和测量合成电流。腐蚀率每年毫英寸。一个ACM吉尔12多通道稳压器界面的计算机被用于此测试,以及后续的测试方法描述在这篇报告中

7、。详细的泡沫试验程序给出附录A。 测试方法采用的泡沫测试法, 因为它使大量腐蚀抑制剂混合物同时存在。在不同温度下进行测试,每个测试长达20小时。限制了泡沫测试方法是, 在一个给定的腐蚀抑制剂，它不提供影响性能的剪切应力的信息。远端控制设备是一个有用的方法，在多相流条件下，给定一个腐蚀抑制剂在高剪切应力的评价。相同的技术(LPR)是用来测量腐蚀率与泡沫试验; 然而, 三电极体系被使用。工作电极在盐中的转动是为了创建剪切应力的作用。其过程详细的在附录B。为了抑制剂来挑战条件的课题，远端控制设备测试使用剪切应力约为50 pa。每十英寸这种剪切率相当于生产150000 b / D。内部直径管道。1厘米

8、半径电极，转速为5000 rpm。 油田卤水在无剪切力条件下，制定一个有效的典型的北海卤水测试。观察到典型的坏的过程的温度显著减少腐蚀率。在各种典型的北海卤水无剪切应力条件下使用静态泡沫试验方法对抑制剂的性能进行了测试。在最初一段时间的腐蚀,持续4小时,抑制剂被注入到测试细胞。在每个盐水注射50 ppm快速降低腐蚀速率。其腐蚀率稳定在4 mpy之后,见图1。注射16小时后直到低腐蚀率保持在测试期间没有任何增加。泡沫试验结果都列在下表。在选定的卤水提供一个百分之就是七到九十八腐蚀防护，观察注射前的抑制剂，进行速率相对比。 油田卤水在高剪切条件图2说明了高剪切影响最初的腐蚀速率。最初的腐蚀速率低于

9、静态条件下，在静态条件下，盐水保持同样高的腐蚀速率。 剪切力的水和涅尔德卤水超过四十的更高的浓度，所以建议，当电极达到50 Pa剪切应力时，建议监测初始腐蚀速率。这个被动层的形成是由剪切的影响增强。盐水对上述领域的化学反应详细的在附录C。 可以看出, 存在50 ppm形成了四十多的盐水浓度，在动态测试条件下，远端控制设备立即注入，降低了腐蚀速率。重要的是, 对剩余的测试周期，抑制剂也保持这种低腐蚀率。 一个类似的效应是观察到的剪切力水和涅尔德卤水，在四十浓度以上虽然没有清晰可见的效果，这是因为最初的盐水腐蚀率低的原因。这是列于表2。 在酸性条件下抑制剂性能。前面描述的所有测试进行了合成，卤水中

10、碳的二氧化碳饱和(甜的条件)。在70 ppm的存在溶解H2S,然而,pH值降低,迫使更快速形成一个被动层表面上的电极。这就解释了最初的抑制剂的注射减少腐蚀速率。这是显示在图3。 进一步减少腐蚀速率可以观察到的每5个小时后进行一个50 ppm的注射。存在溶解H2S，这显示了化学是有效的，进一步降低了腐蚀速率，在持续测试周期下，它保持在一个低水平状态。 空白情节，未经照射，测试显示了相似的特征，显示了相同的初始腐蚀速率在下降。高原在腐蚀速率遵循5至15小时后开始测试。到年底时,试验,腐蚀速率增加。这表明长期防锈保护需要获得抑制剂的存在。这个测试的结果在表3中做了总结。剂量50 PPm，在在北海盐水

11、饱和与二氧化碳在65下的条件下进行的静态“泡沫测试”，一卤水产生70 ppm H2S。图4剂量50 PPm在二氧化碳饱和北海盐水在高温(75)在静态条件下“泡沫测试”。 高温条件下的抑制剂性能。在北海领域的发展，对缓蚀剂的评价，评估抑制剂的性能，使用泡沫试验方法。在这个特定的盐水领域，制作一个最有效的抑制剂。对于本论文,泡沫测试结果只显示了成分的一种。再次,注射抑制剂后，快速降低腐蚀速率用肉眼是可以感觉到的。观察前面的测试，尽管升高温度，仍然保持低腐蚀速率，见图4。据表4进行了总结。 在高矿化度条件下抑制剂结构。研究卤水抑制剂发展阶段，在领域B,对高矿化度的合成卤水领域的抑制剂进行评估。在低温

12、度下，要求经营者根据领域B设定粘度剖面。对于本论文，对被选中的抑制剂的结果，配方进行讨论。 从图5可以看出,最初通过注射化学品减缓腐蚀速率，进一步观察，是盐碱地。一个被动层表面迅速形成电极，因为高盐浓度。因为这个被动层，因此最初的腐蚀速率低于其他测试。数据总结在表5。抑制剂的效果类似于观察到的在之前的测试;就是快速注入，最终，低腐蚀速率。协同作用的抑制剂组件。单个组件的抑制剂配方降低腐蚀速率较独立, 两个抑制剂组件结合，性能显著提高。这是描绘在图6，从泡沫实验现场卤水合成得出结果。最明显的影响是速率的增加。两个化学品互相反应影响，合成速率增加，导致在最后的腐蚀速率显著降低。事实上,一个剂量的4

13、0 ppm，能够比20 ppm的最初每两多聚葡萄糖苷和聚天冬氨酸烷基更快速降低腐蚀速率。5的定量为60 ppm，配方B，在北海盐碱地、字段B,在65饱和CO2下静态条件下“泡沫测试”。 图6影响组件之间的协同作用的抑制剂在二氧化碳饱和北海盐水在静态条件下“泡沫测试”。一个20 ppm剂量配方,以及快速和直接的下降，较前两种单独的组件，一个较低的最终腐蚀速率。详细的值在表6。 与传统油田腐蚀抑制剂相比较。作为新化学的发展, ,全系列产品, 是传统缓蚀剂化学合成领域的一个基准。 图7显示了20 ppm传统油田腐蚀抑制剂和50 ppm的新化学腐蚀抑制剂之间可比性能。都有类似的极低的利用率和最后的腐蚀

14、速率。 然而, 表7, 凸显了在静态条件下性能略有改善以达到“绿色”腐蚀抑制剂效果。所有三个配方，最终更高层次的抑制比传统的腐蚀抑制剂赋予较低的腐蚀速率。图7表示在二氧化碳饱和北海盐水65时50 ppm新的“绿色”腐蚀抑制剂和20 ppm传统缓蚀剂相比的效果。图8，新型“绿色”化学与传统化学腐蚀抑制剂相比较。测试出北海盐水饱和与二氧化碳在60下的剪切应力为80 Pa。 图8说明了，在同等剂量高剪切条件下，传统类型化学最终腐蚀速率比新配方低。新配方比传统的胺类缓蚀剂好。 表8显示类似的抑制剂保护的级别类似。 新的“绿色”抑制剂通常比传统的抑制剂来达到同样的性能需要一个更高的剂量。事实上,腐蚀速率

15、测试使用配方B在图8仍落在测试的最后时期。如果结果监控试验周期长,腐蚀速率可能将与传统的抑制剂相当。兼容性测试兼容性测试进行评估的效果对弹性体不同的抑制剂，常用在石油和天然气工业。执行所有测试都是整洁的产品, 样品的弹性体是淹没在产品中最低二十八天。到目前观察为止,没有副作用。环境概要文件 这一系列新的化学缓蚀剂具有良好的环境分类。表9从环境试验详细结果。这个配方有很好的环境分类,也不包含任何组件,被认为是替代候选人。 结论 这些材料展示了葡萄糖苷的聚合物的表面活性性质。事实上,许多用于国内清洗液的应用(如。,洗碗机液体),具有良好的环境特性。 在油田生产条件下，我们的工作表明缓蚀剂具有适用性

16、。 我们的工作表明与聚乙烯协同效应,相信能提高拍摄特点。 当这两个化学反应被仔细阐述，这项工作已经清楚地显示了，性能明显的提高。传统油田化学腐蚀，环境影响较小。 因此，我们认为这提供了一个机会来实现等效的保护。新抑制剂的一个缺点是，由于原材料价格的上涨，价格别传统抑制剂花费更高。 在一系列油田条件下，它似乎具有广泛的应用。 在本文中, 我们已经展示了我们的化学产品。即,有优秀的烷基性质特点，仍然保持良好的腐蚀性。此外,我们表明,在某些配方下这些腐蚀抑制性能的协同性增强。 目前我们正在探索的边界化学,包括研究界面张力。我们也正在调查我们观察到的可能的底层机制与协同作用的效果。我们正在扩展我们的研

17、究来看看各种多相流动制度。 参 考克拉多克,B.2004。 优惠焊缝保护缓蚀剂对水线以上部分气体生产设备在高剪切的条件下发展和应用。论文发表于腐蚀/ 04 NACE会议,新奥尔良。点状腐蚀的抑制剂，表面活性的化合物，腐蚀44(5):299 305。德马科，杰弗逊, 和克劳福德。二氧化碳腐蚀，58:354 363。德后悔呢,米和西蒙托马斯,M.J.J.2002。石油和天然气生产腐蚀抑制剂的选择和现场验。论文发表于腐蚀/ 02 NACE会议,丹佛。多尔蒂,J.A.1998。 控制CO2腐蚀与抑制剂。论文发表于15腐蚀/ 98 NACE会议,休斯顿。杜，,M.2004。 中国化学字母15:985 -

18、 988。杜，M。美国专利2974134、3640098。Efird,k d。,赖特,E.J. Boros,T.G.1993 Hailey。 实验相关的钢铁腐蚀在管流与喷气机冲击和旋转气缸实验室测试。腐蚀49(12):992 - 1003T.2004。腐蚀和沉积 之间的相互关系。水科学与技术49(2):121 - 128。詹金斯, S.R.2003，最近的进步发展的环境友好型缓蚀剂对石油和天然气系统。论文发表在名字叫中东会议、巴林、3月。天冬氨酸作为缓蚀剂对钢铁、腐蚀50:138。建议协调离岸的化学物质。蚀剂科学和技术，休斯顿。Roberge,P.R.2000。 手册的腐蚀工程。第十节。腐蚀抑

19、制剂。纽约:麦格劳-希尔.Schauhoff,S。 和Kissel,C.l.1999。 新的腐蚀剂高温应用。 5:60材料性能。施密特,G。和Labus,B.N.1994。 纸没有37发表于腐蚀/ 94 NACE会议巴尔的摩,马里兰州。对油田管道腐蚀选择。在腐蚀/ 93 NACE会议休斯顿，论文叙述了。魏。化学成分有用腐蚀抑制剂。欧洲专利0000057382。美国专利5747635。2007年12月SPE项目、设施和建筑。附录a-Roemex lPR泡沫试验程序 该方法采用了从ASTM标准:名称G59测试法进行测量,动电位极化电阻年度图书的ASTM标准,卷03 02(2001),G3(实践惯例

20、适用于电化学测量腐蚀测试、年度图书的ASTM标准,卷,03.02(2001)。1. 合成卤水制备了基于水化学的领域。2. 1000毫升解决测试方案被转移到玻璃细胞。3. 这些细胞被放置在热板与恒温控制器保持盐水温度。热盘子被设置为所需的温度。4. 这些解决方案与二氧化碳分离1小时除氧,以确保解决方案是饱和与二氧化碳优先于插入探测滑坡。5. 电极的工艺如下:a. 脱脂的浸渍在二甲苯为30秒。b. 在空气中烘干。c. 在10%的盐酸酸洗30秒,清除任何轧机鳞片。d. 浸渍在试剂级丙酮10秒到电极。e. 在空气中烘干。6. 电极被降低到测试细胞和允许预腐蚀至少2小时,连续喷射二氧化碳和监测腐蚀速率。

21、7. 所需的剂量的缓蚀剂注入盐水表面下使用微量吸液管。8. 腐蚀率数据收集在15分钟的时间间隔长达20小时,计算百分比保护。计算的百分比的保护没有基于空白腐蚀速率;它是,相反,基于腐蚀泰特对于一个给定的细胞之前和之后的抑制剂添加。附录b-Roemex旋转圆柱形电极测试程序 该方法采用了从ASTM标准:名称G 170标准指南评估和资格油田和炼油厂腐蚀抑制剂在实验室里,每一本 ASTM标准书,波尔03 02(2001),G3(实践惯例适用于电化学测量腐蚀测试、年度图书的ASTM标准,卷03 02()2001。1. 合成卤水制备了基于水化学的领域。2. 1500毫升测试解决方案被转移到一个夹套远端控制设备电池。循环加热流体，从