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饱和盐水钻井液缓蚀剂研究

作　者: 侯彬
导　师: 魏无际；周永璋
学　校: 南京工业大学
专　业: 材料学
关键词: G105钻杆 饱和盐水钻井液 动电位扫描 室内动态模拟 腐蚀试验环 复合缓蚀剂 钝化膜 X-射线光电子能谱
分类号: TG174.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


在钻井工程中，钻具腐蚀是普遍存在的问题，并随着钻井向高速、深井方向发展而日趋严重，又由于钻具的不断提价而变得尤为突出。近年来，江苏油田承钻了位于洪泽、淮阴一带的盐井，使用饱和盐水钻井液。该钻井液中Cl-含量高，同时富含K+、Ca2+、SO42-等离子，电导率大；另外其中还含有多种成分复杂的添加剂，又因井内温度较高（80℃～90℃），钻井液内含溶解氧，因此对钻具的腐蚀更是尤为严重。 本文首先通过对钻杆腐蚀产物进行EDS分析从而推断腐蚀机理，结果表明：腐蚀产物主要成分是Fe2O3，饱和盐水钻井液对钻杆的腐蚀主要是氧的去极化作用所致，其电化学反应为：阳极过程：Fe-2e→Fe2+，阴极过程：O2+2H2O+4e→4OH-，即：2Fe+3/2O2+H2O→2FeOOH→Fe2O3+H2O。 动电位扫描极化曲线法进行缓蚀剂的室内筛选实验结果表明：氧化型缓蚀剂中含氮化合物A提高G105钢在饱和盐水中的孔蚀电位作用较明显；沉淀型缓蚀剂中含硅化合物B作用也较明显；吸附型缓蚀剂中只有有机胺C的作用较明显。然后，将含氮化合物A、含硅化合物B和有机胺C进行正交复配，筛选出效果较好的复合缓蚀剂（1％A+0.5％B+0.5％C）。 室内动态模拟实验结果表明：在温度为80℃、连续通氧（2L/h）、转速为2000r/min条件下，该复合缓蚀剂的室内缓蚀率达到95％以上，明显高于单组分缓蚀剂；运用腐蚀试验环法进行现场评价试验，结果表明：该复合缓蚀剂和饱和盐水钻井液配伍性良好，现场缓蚀率达到90％左右，效果明显。 最后，本文运用X-射线光电子能谱（XPS）对G105钢在饱和盐水中的钝化膜进行了初步研究，结果表明：G105钢在空白饱和盐水中形成的钝化膜的主要组成元素为Fe、C和O，而且钝化膜为两种铁的氧化物γ-FeOOH、FeO结构；G105钢在含有复合缓蚀剂的饱和盐水中的钝化膜除了含有Fe、C和O三种元素，还有N和Si，这说明复合缓蚀剂参与了钝化膜的形成，复合缓蚀剂的加入使钝化膜中γ-FeOOH的含量增高，从而提高了钝化膜的抗点蚀能力。

全文目录


摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章 前言  11-31
  1-1 课题来源及意义  11
  1-2 钻井液概述  11-14
  1-3 钻具腐蚀概述  14-16
  1-4 缓蚀剂概述和研究进展  16-20
  1-5 缓蚀剂的研究方法  20-25
  1-6 本文研究内容和研究目的  25
  1-7 参考文献  25-31
第二章 G105钢在饱和盐水钻井液中腐蚀行为的研究  31-39
  2-1 引言  31
  2-2 实验  31-33
    2-2-1 实验药品和仪器  31
    2-2-2 实验方法  31-32
    2-2-3 腐蚀速率的计算方法  32-33
  2-3 实验结果及讨论  33-37
    2-3-1 钻杆腐蚀原因的推断  33-34
    2-3-2 室内动态模拟实验  34-37
      2-3-2-1 通氧与不通氧的选择  34
      2-3-2-2 温度对腐蚀速率的影响  34-35
      2-3-2-3 转速对腐蚀速率的影响  35-36
      2-3-2-4 盐含量对腐蚀速率的影响  36-37
  2-4 本章小结  37-38
  2-5 参考文献  38-39
第三章 动电位扫描极化曲线法筛选缓蚀剂  39-53
  3-1 引言  39
  3-2 实验  39-41
    3-2-1 实验药品和仪器  39-40
    3-2-2 实验方法  40-41
  3-3 实验结果及讨论  41-52
  3-4 本章小结  52
  3-5 参考文献  52-53
第四章 缓蚀剂的室内评价和现场评价  53-61
  4-1 引言  53
  4-2 实验  53-55
    4-2-1 实验药品和仪器  53-54
    4-2-2 实验方法  54-55
      4-2-2-1 室内缓蚀实验  54
      4-2-2-2 现场评价试验  54-55
    4-2-3 缓蚀率的计算方法  55
  4-3 实验结果及讨论  55-59
    4-3-1 室内缓蚀效率评价  55-56
    4-3-2 现场评价试验  56-59
      4-3-2-1 配伍性实验  56-58
      4-3-2-2 现场实验  58-59
      4-3-2-3 经济效益分析  59
  4-4 本章小结  59-60
  4-5 参考文献  60-61
第五章 XPS研究G105钢在饱和盐水中钝化膜  61-70
  5-1 引言  61
  5-2 实验  61
  5-3 实验结果及讨论  61-68
  5-4 本章小结  68
  5-5 参考文献  68-70
第六章 结论与展望  70-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属防腐剂、缓蚀剂
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