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、介質組成、腐蝕產物組成、材料組成、結構及表面處理狀態等。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，腐蝕產物的結構、組成都會發生變化，導致金屬表面狀態改變。因此與金屬表面狀態密切相關的緩蝕劑的緩蝕性能也會隨著溫度的改變而發生變化。另外，溫度的變化對緩蝕劑本身也會產生一定的影響。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速度，尤其是邊界層的傳質速度，并影響邊界層厚度，所以流速直接影響緩蝕劑的傳質和成膜。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，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：流體流動產生切應力，對緩蝕劑膜產生沖擊作用，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，使腐蝕性物質的傳輸加快，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。緩蝕作用發生在金屬基體與介質交界面上，所以金屬的組成、結構和表面狀態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出適用于不同材料狀態的緩蝕劑，尤其是能和碳酸亞鐵膜起協同保護作用的緩蝕劑以及能抗CO2局部腐蝕的緩蝕劑；(3)加強環保意識，開發低毒、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.china-njtz.com）所有，轉載請注明出處。
2013年12月29日
|
