一种缓蚀剂SH-1的合成及性能评价

郭伟(中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

0 引言

注水工艺是迄今各油田提高原油的采收率、稳产最为常见的开采方法之一[1]，该方法既能持续油田的稳产又可降低油田开采成本，但其弊端为油田回注水矿化度高以及含有微生物(硫酸盐还原菌SRB)、CO2、H2S、O2气体，易造成金属腐蚀严重，不利于油田的正常作业并对安全生产造成严重威胁[2-3]。抑制金属腐蚀最高效、经济、便捷的方法就是加入缓蚀剂，能吸附在金属表面隔离腐蚀介质达到保护金属作用[4]，醛、酮、胺之间发生缩合反应形成曼尼希碱缓蚀剂，该缓蚀剂具有性能稳定、抗高温、抗盐性能强、缓蚀效果优异的特点[5]。笔者在曼尼希分子上引入季铵盐，既能增强缓蚀性能又能提高水溶性[6]。

1 缓蚀剂的制备

1.1 缓蚀剂SH-1的合成

本文以采用苯乙酮、苯甲醛、有机胺为原料，无水乙醇为溶剂，用浓盐酸(分析纯)调节pH值，在一定温度、反应时间完成缩合反应即Mannich反应，再加入一定量的氯化苄完成反应季铵化反应，减压蒸馏一段时间得到红棕色液体即缓蚀剂SH-1。

1.2 缓蚀剂SH-1结构表征

从图1中看出，波数在1380cm-1、3341cm-1出现N+-CH2、N-H的吸收峰，这说明分子中有季铵盐结构；1672cm-1出现羰基的特征吸收峰，由于苯环与羰基的共轭效应使其向低频率位移30cm-1；波数在690cm-1出现了苯环(C-H)的变形振动吸收峰，波数在1619cm-1出现苯环上(C=C)的伸缩振动吸收峰，根据以上分析该化合物为目标产物。

图1 缓蚀剂SH-1的红外光谱图

2 性能评价及分析

2.1 缓蚀剂浓度对腐蚀速率的影响

L80-1管线钢在加入不同浓度缓蚀剂SH-1的腐蚀介质(3%NaCl溶液)中40℃下挂片7d, 参考GB 10124—1988测试其腐蚀速率，结果见图2。从图2可知，相比空白而言，当SH-1加量为50mg/L时，3%NaCl溶液对L80-1管线钢的腐蚀明显降低，其腐蚀速率低至0.0322mm/a，这表明SH-1具有优良的缓蚀性能；随着SH-1浓度的增大，其腐蚀速率逐渐下降但下降趋势缓慢，这表明SH-1分子饱和地吸附在L80-1管线钢表面，因此提高SH-1的浓度，缓蚀效果提高不明显。

图2 不同浓度的SH-1在3%NaCl中的缓蚀能力

2.2 腐蚀介质温度对腐蚀速率的影响

L80-1管线钢在加有50mg/L缓蚀剂SH-1的腐蚀介质(3%NaCl溶液)不同温度下挂片7天，评论不同温度对缓蚀剂SH-1缓蚀效果的影响，结果如图3所示。由图3可知，L80-1管线钢在腐蚀介质(3%NaCl溶液)的腐蚀速率随着腐蚀介质温度的升高而增大，但腐蚀介质的温度40℃，SH-1对L80-1管线钢在3%氯化钠溶液中的缓蚀效果优异，温度为70℃时，L80-1管线钢腐蚀速率仅为0.0662mm/a，仍小于0.076mm/a。这表明了SH-1具备良好的抗温能力。

2.3 腐蚀介质浓度对腐蚀速率的影响

注入水矿化度高，其中Cl-的浓度高，其穿透性能强，易引起金属点蚀，在温度为40℃、腐蚀时间为7d条件下，评价加有50mg/L缓蚀剂的不同浓度腐蚀介质对L80-1管线钢的腐蚀速率，结果见图4所示。从图4可知，随着NaCl浓度增大，L80-1管线钢的腐蚀速率逐渐增大，当NaCl加量为9%时，其腐蚀速率仍低于0.06mm/a，这表明SH-1的抗盐性能良好，可满足采油工程要求。

图3 不同温度下SH-1在3%NaCl中的缓蚀能力

图4 不同浓度腐蚀介质下SH-1的缓蚀能力

2.4 电化学性能

图5为腐蚀介质为3%NaCl溶液，在温度为40℃ L80-1管线钢在不同浓度SH-1下测得的极化曲线，结果见图5，电化学参数见表1。

图5 3%NaCl中不同浓度SH-1的极化曲线

从图5可知，对比空白组而言，缓蚀剂SH-1的加入使L80-1管线钢的自腐蚀电位降低，阴、阳两极的极化曲线均向低电流方向移动，其中阴极化曲线斜率下降更为明显，但阳极极化曲线斜率变化不大，这表明SH-1属于阴极抑制型缓蚀剂。从表1可知，通过腐蚀电流可计算出SH-1的缓蚀效率，与失重法结论一致。

表1 极化曲线电化学参数

3 结语

采用苯乙酮、苯甲醛、有机胺、氯化苄为原料，通过缩合反应和季铵化反应合成缓蚀剂SH-1，SH-1在浓度为50mg/L下L80-1管线钢的腐蚀速率降低至0.0322mm/a, 其缓蚀性能优异。极化曲线分析：缓蚀剂SH-1的加入使L80-1管线钢的自腐蚀电位降低，阴、阳两极的极化曲线均向低电流方向移动，其中阴极化曲线斜率下降更为明显，这表明SH-1属于阴极抑制型缓蚀剂。