1、腐蝕是一個自發(fā)過程，影響著人們的生產(chǎn)生活。CO2/H2S引起的碳鋼的腐蝕是油氣田行業(yè)中常見的腐蝕類型，由其引發(fā)的事故屢見不鮮。腐蝕的發(fā)生不僅破壞了良好的生產(chǎn)秩序，同時威脅著人們的生命財產(chǎn)安全;而腐蝕失效事故的發(fā)生，還會造成大量的經(jīng)濟損失、人員傷亡，破壞了社會的安定和諧。
　　抑制CO2/H2S腐蝕的方法有很多，其中加注緩蝕劑是一種操作簡單、經(jīng)濟有效的腐蝕防護方法，已得到廣泛的應(yīng)用。但是，緩蝕劑技術(shù)的應(yīng)用存在兩個問題，其一是緩蝕劑的

2、效果受腐蝕環(huán)境的影響很大，比如某些在CO2中緩蝕效果較好的緩蝕劑，當(dāng)H2S存在時，其效果會顯著下降;其二是單一的緩蝕劑無法滿足防護要求，需要利用緩蝕劑間的協(xié)同效應(yīng)，制備復(fù)合緩蝕劑，而緩蝕協(xié)同效應(yīng)的研究往往依賴于大量的實體實驗，缺乏理論指導(dǎo)。針對上述問題，本文開展了大量實驗，在CO2/H2S共存鹽水溶液中研究了緩蝕劑的緩蝕機理及協(xié)同效應(yīng)，主要研究內(nèi)容如下:
　　一、采用XRD、SEM、EDS等表面分析技術(shù)，研究了CO2/H2S共存鹽

3、水溶液中碳鋼表面腐蝕產(chǎn)物膜的性質(zhì)。研究表明，該腐蝕體系中形成的腐蝕產(chǎn)物包含大量的FeS和少量的FeCO3;隨著腐蝕時間的延長，產(chǎn)物膜的厚度增加，且產(chǎn)物膜中含有大量的孔洞。
　　二、通過電化學(xué)測試方法、失重實驗和SEM表面分析技術(shù)評價了HS-離子對9種緩蝕劑性能的影響，發(fā)現(xiàn)H2S的引入可顯著提高咪唑啉季銨鹽(IAS)、吡啶季銨鹽(BPC)、十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、十四烷基三甲基溴化銨(TTAB)、十六烷基三甲基溴化銨(CT

4、AB)和飽和十八胺(OCT)的緩蝕性能，同時嚴(yán)重惡化硫脲(TU)、L-半胱氨酸(CYS)和十二烷基磺酸鈉(SDS)的緩蝕作用。酸性溶液中H2S腐蝕的第一步是HS-離子在碳鋼表面的吸附，這一過程使碳鋼表面帶負電荷，而IAS、BPC、OCT、DTAB、TTAB、CTAB等緩蝕劑均可在溶液中發(fā)生電離或質(zhì)子化而產(chǎn)生緩蝕劑陽離子，緩蝕劑陽離子與帶負電荷的碳鋼表面間的靜電引力可能會促進緩蝕劑的吸附。分子動力學(xué)模擬表明，HS-離子可以顯著富集在IAS

5、、BPC、TTAB等緩蝕劑陽離子周圍，進一步說明這些緩蝕劑性能的提高主要源于緩蝕劑陽離子與HS-離子間強烈的相互作用。此外，若碳鋼表面已存在腐蝕產(chǎn)物，緩蝕劑的性能會顯著降低。
　　三、評價過的9種緩蝕劑中，OCT與IAS在CO2飽和鹽水溶液及CO2/H2S共存的鹽水溶液中均具有較好的緩蝕性能，也就是說腐蝕環(huán)境的變化對這兩種緩蝕劑性能的影響較小，因此，在CO2/H2S共存的鹽水溶液中，選擇OCT與IAS作為復(fù)合緩蝕劑開發(fā)過程中的主劑

6、。DTAB、TTAB、CTAB均屬于表面活性劑，其可能有助于緩蝕劑主劑在溶液中的分散，因此，選擇這3種表面活性劑為助劑。
　　通過電化學(xué)測試、XPS、分子模擬技術(shù)等研究了OCT或IAS與3種表面活性劑間的緩蝕協(xié)同效應(yīng)，研究結(jié)果表明，OCT與TTAB及IAS與DTAB間存在較好的緩蝕協(xié)同效應(yīng)。分子動力學(xué)模擬的計算結(jié)果表明，隨著復(fù)合緩蝕劑成分及成分間質(zhì)量濃度比的變化，緩蝕劑膜具有不同的自由體積分?jǐn)?shù)(FFV)，而FFV的變化規(guī)律與判定協(xié)

7、同效應(yīng)強度的參數(shù)S值間存在一定的負相關(guān)性，即FFV值較小時，S值較大。這一相關(guān)性可能有助于緩蝕劑間協(xié)同效應(yīng)的預(yù)測及最佳復(fù)配比例的確定。
　　四、隨著人們對環(huán)境保護的重視，綠色緩蝕劑的開發(fā)及應(yīng)用已成為緩蝕劑研究領(lǐng)域的熱點。本部分采用電化學(xué)測試、FTIR、XPS、SEM等方法對橙子皮提取物(OPE)在CO2/H2S共存鹽水溶液中對Q235鋼腐蝕的抑制作用及其與IAS間的協(xié)同效應(yīng)進行了研究。研究結(jié)果表明，OPE在CO2/H2S體系中對Q

8、235鋼具有較好的緩蝕性能，當(dāng)IAS與OPE復(fù)配使用時，OPE的緩蝕性能大幅提升，二者間存在較好的緩蝕協(xié)同效應(yīng);OPE中含有大量的含O基團及少量的含N基團，XPS測試表明含有這些基團的有機物可吸附在碳鋼表面，形成緩蝕劑膜層;當(dāng)OPE與IAS復(fù)配使用時，在碳鋼表面可同時檢測到IAS的存在，說明在碳鋼表面OPE中具有緩蝕作用的有機物與IAS可發(fā)生共吸附。
　　總之，本文的目的是在CO2/H2S共存鹽水溶液中篩選出效果較好的緩蝕劑，并研