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二氧化碳缓蚀剂的缓蚀性能影响因素

二氧化碳缓蚀剂的缓蚀性能影响因素

   1)温度

  温度对CO2腐蚀的影响显著,温度不同,腐蚀产物的结构、组成都会发生变化,导致金属表面状态改变。因此与金属表面状态密切相关的缓蚀剂的缓蚀性能也会随着温度的改变而发生变化。另外,温度的变化对缓蚀剂本身也会产生一定的影响。对于有机类缓蚀剂而言,温度较低时,随着温度的升高,缓蚀剂的烃链部分迅速溶解,导致缓蚀剂膜厚度减小或孔密度增大,缓蚀率降低;当温度超过某一限度,就会在金属表面形成一层致密的腐蚀产物膜,起到隔离作用,缓蚀率也随之上升;但当温度过高时,缓蚀剂也可能发生热分解,完全失去缓蚀作用。对于无机类缓蚀剂来说,如果缓蚀剂是通过高温激活起缓蚀作用,则受温度影响较大,如果是通过腐蚀反应或其它因素化学激活起缓蚀作用,则受温度影响较小。

  2)CO2分压
  一般来说,CO2分压增大,缓蚀剂膜附着力减弱,缓蚀效率降低。尽管CO2影响缓蚀剂膜附着性在力学方面的原因尚不清楚,但近期的研究已表明CO2至少是通过两条途径起作用:(DCO2溶于盐水,形成碳酸,降低了溶液的pH,削弱了缓蚀剂与金属表面之间的吸附键;②溶解的CO2提高了金属表面吸附型缓蚀剂的粘度,使缓蚀剂膜的有效性明显降低。

  3)流速
  流速对缓蚀剂起两方面的作用。一方面,流速增大能增加流体的传质速度,尤其是边界层的传质速度,并影响边界层厚度,所以流速直接影响缓蚀剂的传质和成膜。有研究表明,但流体的流速高于某一最低临界流动强度时,缓蚀剂具有更好的缓蚀效果,即缓蚀剂需要一定的流速来加快传质,促使其在金属表面均匀成膜。流速对缓蚀剂的另一方面的影响便是:流体流动产生切应力,对缓蚀剂膜产生冲击作用,使膜层易破损脱落。同时流速增加也能增大流体的扰动性,强化传质,使腐蚀性物质的传输加快,缓蚀剂膜表面就会受到更多腐蚀性离子的化学侵蚀作用,缩短缓蚀剂膜寿命。关于这一点已形成共识,这也就是人们所普遍认为的最高临界流动强度,即对于特定缓蚀剂,只能在某一流速之下使用,否则缓蚀剂将迅速失去缓蚀作用。而最高临界流动强度取决于缓蚀剂的种类和浓度。

  4)浓度
  一般情况下,高浓度时缓蚀剂膜的附着性优于低浓度时膜的附着性,这是由于缓蚀剂浓度较低时,活性组分的浓度也较低,不易形成完整的致密膜层;另一方面,由于活性组分的缺乏,缓蚀剂吸附能力也下降。另外,缓蚀剂浓度提高,也可以明显提高缓蚀剂的最高临界流动强度。即高浓度下形成的缓蚀剂膜层具有更好的抵制冲刷腐蚀的能力。

  5)其它因素
  通常,对于油井来说,采用油溶性水分散性缓蚀剂控制油管腐蚀,而输油管部分的腐蚀则采用水溶性缓蚀剂来控制。对于气井,所用缓蚀剂还须兼具有气相缓蚀效果。CO2腐蚀的介质体系多为水+油+气的三相或水+油+气+固体颗粒的四相体系,因此介质组成和各相之间的比例直接影响缓蚀剂的溶解性和分散性。缓蚀作用发生在金属基体与介质交界面上,所以金属的组成、结构和表面状态也是影响缓蚀剂的重要因素,即缓蚀剂与金属之间存在着一定的配伍性。除此之外,表面活性剂的加入会增强或减弱缓蚀剂的缓蚀效率。


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