三元复合驱采油污水阻垢缓蚀剂电化学分析.pdf

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1、大庆石油学院学报第36卷第3期2012年6月JouRNALOFDAOINGPETROLEUMINSTITUTEVo1．36No．3Jun．2012三元复合驱采油污水阻垢缓蚀剂电化学分析张国成，谢欣(1．大庆油田有限责任公司资产设备管理部，黑龙江大庆163113；2．东北石油大学科研处，黑龙江大庆163318)摘要：研制适用于三元复合驱采油污水工况条件下的MPM固体缓蚀阻垢剂，分析三元复合驱采油污水中MPM的电化学特性．结果表明：随着温度增加，2o钢在采油污水的腐蚀速率呈增加趋势，极化曲线显示钝化区表面材料在表面高温下处于钝化状态，产生的钝化膜能够降低腐

2、蚀速度．在阻垢缓蚀剂质量浓度相同的情况下，不同温度的电化学阻抗谱在高频区出现容抗弧，显示优良的缓蚀性能．不同质量浓度MPM极化曲线表明，缓蚀率随MPM质量浓度的增加而增大，MPM极值质量浓度为80mg／L．污水体系中的ca、cl对缓蚀率产生影响．MPM适用于高质量浓度Ca2+的三元复合驱采油污水处理．关键词：采油污水；腐蚀；三元复合驱；MPM固体阻垢缓蚀剂；电化学特性；缓蚀性能中图分类号：TE357．4文献标识码：A文章编号：1000—1891(2012)03—0096—040引言随着三元复合驱油技术在大庆油田的应用和推广，油田采出污水水质变差，水质成

3、分趋于复杂：一方面，采出污水中存在大量的COz、HzS、C1一、溶解氧和细菌等腐蚀介质，造成地面管线系统的腐蚀破坏；另一方面，大量的Ca抖、Mg抖、sO；一、cO；一等成垢离子受到温度、压力、配伍性等因素影响，产生结垢进而堵塞管道．因此，在污水回注过程中，管道系统的腐蚀与结垢问题严重影响油田的正常生产，进行三元复合驱污水阻垢和防腐技术的研究十分必要[1]．目前，向污水循环系统中投加阻垢剂和缓蚀剂是解决结垢和腐蚀的有效方法]．美国NALCO公司研制的阻垢剂已经在工业上大规模应用[6]．杨士林等对改性PASP缓蚀性能进行探索]．然而，针对三元复合驱采油污水

4、的阻垢缓蚀剂报道较少，并且大多数研究只是单一考虑腐蚀或结垢因素，很少将两者统一考虑_9]．三元复合驱采油污水具有高矿化度、较高含油量和大量悬浮物，水质严重影响水处理药剂的使用效果及推广．笔者基于试验区三元复合驱污水水质结垢及腐蚀特性，研制适合于工况条件下的MPM固体缓蚀阻垢剂．通过实验分析MPM在三元复合驱采油污水中的电化学行为，通过极化曲线和电化学阻抗谱分析及SEM表面分析手段，考察MPM在污水体系中的缓蚀性能[1．1实验1．1材料实验所用污水水样为大庆油田杏十二试验区联合站油田回注水，其中所含离子成分见表1．工作电极材质为2O钢，化学组成成分(质量

5、分数)为：C0．170，si0．200，Mn0．350，S0．035％，P0．037，Cr0．350，Ni0．250，A10．260％，其余为Fe．电极的一侧用铜导线焊接引出，并用环氧树脂封涂，露出金属表面积为1cm．将试样工作表面经150~800水磨砂纸逐级打磨，抛光后使试样底面光滑；将抛光后的试样用丙酮溶液清洗除油；最后用吹风机吹干并装入干燥袋里备用．表1大庆油田杏十二试验区含油污水离子含量检测结果mg／L收稿日期：2011—1l一03；编辑：任志平作者简介：张国成(1967一)，男，硕士研究生，高级工程师，主要从事油气储运方面的研究第3期张国成等

6、：三元复合驱采油污水缓蚀阻垢剂电化学分析阻垢缓蚀剂为研制的MPM固体缓蚀阻垢剂．按一定比例将改性聚天冬氨酸(ModifiedPASP)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、咪唑啉季铵盐等成分进行复配，并选择可溶性聚乙烯醇作为载体，制备工艺流程见图1．碳酸铵、马来酸酐羟基亚乙基二膦酸(1：1)(HEDP)恒温8O℃一冷却成型———聚乙烯醇r_—一搅拌———一咪唑啉季铵盐Il固化剂图1MPM固体缓蚀阻垢剂的制备工艺流程1．2设备电化学实验在恒温水浴中进行，实验使用Gamry生产的PC14／750电化学综合测试系统，输出电流为±750mA，能够适应高腐蚀速率及良好

7、溶液导电能力的电化学体系．电化学测试系统为三电极体系，辅助电极为铂电极，参比电极选用饱和甘汞电极(SCE)．所测的线性极化信号扫描范围为一0．1～0．1V，扫描速度为0．167mV／s．电化学阻抗谱扫描频率范围为10mHz～10kHz．2实验结果与讨论温度、腐蚀介质种类、质量浓度、流动状况、材质表面状况、缓蚀剂种类和质量浓度等因素影响金属材料的腐蚀．2．1温度对缓蚀效果的影响油田污水体系含有cO。、Hs、cl一、溶解氧和细菌等介质，研究污水体系温度对材料的腐蚀影响显示出一定的复杂性和随机性．2O钢分别在3O，60，90℃温度下三元复合驱采一O．24一O

8、．32油污水的电化学极化曲线见图2，极化曲线拟合后的—0．40对应电化学参数见表2．由图2可以