一種油田注水緩蝕劑的合成及性能評價

馬建兵 解統平

（青海油田采油三廠技術管理科，青海海西州 817500）

一、我國油田注水開采中的腐蝕現狀

油田污水水質比較復雜，注水過程中存在一系列的問題：不同程度的溶解了硫化氫、二氧化碳、氧氣等氣體，廣泛存在各種微生物，而且有機物含量高，污水礦化度高。它們會腐蝕金屬設備和管道，礦化度或酸性氣體含量高的油田污水甚至導致管線"穿孔"現象。根據2003年對我國第二大油田-勝利油田的調查發現，11個采油廠8000余口注水井、總長度1583萬米的統計，平均腐蝕速度達到1.5毫米/年，平均穿孔率達到2.4次/（千米*年）。在部分嚴重損失區塊，管線更新周期小于3年，最短的僅有3個月，所報廢的注水管柱中有90%以上是因為腐蝕而造成的，整個勝利油田由于腐蝕引起的管柱、管線材料費直接經濟損失達到了3億多元，并由于更換管柱、管線會影響正常工作和生產，導致的間接經濟損失有10億元之多。而在全國的各大油田的管線和管柱到了2001年底，總計高達10億余米，這方面的損失更分別高達100億元和1000億元左右。可見油田注水引起的金屬腐蝕問題不僅造成了巨大的經濟損失，更嚴重的影響了油田的正常生產，帶來了難以預料的負面影響。

二、咪唑啉類緩蝕劑在油田注水中的研究現狀

宮外對油田注水緩蝕劑的研究起步較早，據美國相關媒體在1949年報道了有機含氧咪唑啉及其衍生物對硫化氫、二氧化碳都市具有較好的抑制作用。目前，在西方的各大油田中使用的緩蝕劑中以咪唑啉緩蝕劑以及衍生物的數量最大。我國的中科院金屬腐蝕于防護研究院、華中理工大學、四川天燃氣研究院等相繼開發出了多種咪唑啉以及衍生物系列的緩蝕劑，其中包含了咪唑啉含硫衍生物、咪唑啉硫酸酯、咪唑啉乙氧基磷酸酯衍生物等。雖然，我國已經有咪唑啉化合物產品，但是用于油田回注水中的咪唑啉緩蝕劑報道比較少，而咪唑啉類緩蝕劑對于油田生產中的硫化氫、二氧化碳有良好的抑制作用。所以，全面的研究咪唑啉類緩蝕劑及其衍生物在油田回注水中的應用十分必要。

三、咪唑啉及其衍生物的合成工藝

咪唑啉的合成通常是采用脂肪酸和多元胺為原料。其重要的合成工藝過程如下：

以上的合成工藝路線比較成熟，合成過程中的脫水方式主要有梁柱組成：其一，真空法，在該法中反應物在較低壓強下混合加熱，進行第一次脫水后，在升溫降壓，除去水分，在完成第二步的脫水。其二是溶劑法，本方法以甲苯或二甲苯為攜水劑，第一次脫水在常壓下進行，通過攜水劑和水共沸，將水從反映容器中帶出，從而推動脫水反應進行，第一次脫水完成以后，在減壓升溫進行第二次脫水。

四、失重法評價咪唑啉類緩蝕劑緩蝕性能

1失重法原理

失重法的原理是根據腐蝕前后式樣質量的減少來測定腐蝕速度，以此判斷材料的耐蝕性能。失重法是評定金屬腐蝕速度的最常用的方法，也是評定緩蝕劑的緩蝕劑效率的常用方法。

2失重法實驗材料和規格

腐蝕實驗材料有：A3鋼試片，其成分是含鐵大于99%，含碳0.14%-0.22%，含錳0.3%-0.65%，含硫量不大于0.05%，含磷不大于0.045%。

規格：Ⅰ型 50±0.1*25±0.1*2±0.1mm，面積：28.00cm2，密度=7.85g/cm3

3試驗溫度：60攝氏度

4試驗時間：48小時

5實驗步驟

⑴將試片用濾紙把防銹油脂擦拭干凈，然后分別在丙酮和無水乙醇中用脫脂棉擦洗，置于干凈濾紙上，吸干，再用冷風吹干，置于干燥器中4小時以上，沉重。

⑵配制溶液：鹽酸溶液（1+4）；氫氧化鈉溶液（60g/l）；酸洗溶液：1000ml鹽酸溶液中，加入8g六次甲基四胺，溶解，混勻。

⑶在試杯中加入緩蝕劑稀溶液，在1000ml試杯中家某油田注水到一定體積，混勻，即為試液。將試杯分別放入恒溫水浴鍋中，待試液達到60攝氏度時，掛入試液用試片，然后連續通入二氧化碳3分鐘，通二氧化碳2分鐘時加硫化鈉溶液控制硫離子的含量，停止通二氧化碳的同時蓋試杯的蓋子，并且密封。

⑷將密封后的試杯置于耐壓不銹鋼恒溫水浴鍋中，封好。通入二氧化碳到水浴鍋中壓力達到0.06-0.07mpa，將二氧化碳排空后再通入二氧化碳到 0.06-0.07mpa，如此反復兩次后，保持耐壓不銹鋼恒溫水浴鍋內二氧化碳的壓力為0.06-0.07mpa。

⑸48小時以后，先排掉耐壓不銹鋼恒水浴鍋內的二氧化碳，取出密封的試杯，逐個取出試杯中的試片。

⑹將試片用毛刷刷洗干凈，在酸洗溶液中浸泡3到5分鐘，取出，徐素用自來水沖洗后，立即進入氫氧化鈉溶液中約30分鐘，取出，用蒸餾水沖洗，用濾紙擦拭并吸干，在污水乙醇中浸泡約2分鐘，置于干凈濾紙上，用濾紙吸干，置于干燥器中4小時以上，沉重。

⑺處理試片并作觀察記錄。對干燥后的試片稱重，計算每個試片的腐蝕率和緩蝕劑的患失率。

⑻動態掛片實驗時，掛片的旋轉速度為105轉/分，線速度為0.4m/s.其他同靜態掛片實驗。

7實驗結果

以“nm/a”表示腐蝕率R按如下公式計算：

其中：w0和w1是初始時和復試后試片的重量；s試片的表面積；d試片的密度；t試片時間

以"%"表示的緩蝕率η按如下公式計算：

其中：R0表示空白實驗的腐蝕率；R1表示試片的腐蝕率

綜上所示，主要對我國油田注水開采中的腐蝕現狀、油田注水緩蝕劑的主要種類進行的介紹，重點分析了咪唑啉類緩蝕劑的合成和性能評價。咪唑啉類緩蝕劑的進一步研究，對我油田注水開采效率的提升，具有重要的現實意義。

[1]陳偉.油田注水緩蝕劑的合成及性能評價[J].四川環境，2012（03）.