油田管線內(nèi)腐蝕控制及石油烴類污染物微生物降解研究.pdf

1、油田現(xiàn)場(chǎng)存在兩類重要問(wèn)題，其一是污水系統(tǒng)中機(jī)械和化學(xué)的聯(lián)合作用導(dǎo)致管道設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕，其二是由于腐蝕穿孔引起的石油類有機(jī)污染物外泄而造成的嚴(yán)重環(huán)境污染。為了研究油田現(xiàn)場(chǎng)的CO2腐蝕，通常采用3％NaCl溶液作為模擬溶液，但這會(huì)造成與現(xiàn)場(chǎng)工況的偏離，而針對(duì)油氣井緩蝕劑的研究主要是靜態(tài)和低流速的室內(nèi)模擬，這將明顯偏離于高流速含砂的多相流條件下的腐蝕狀況。而在現(xiàn)場(chǎng)高流速和含砂的腐蝕介質(zhì)中，緩蝕劑已無(wú)法發(fā)揮其保護(hù)作用，需要選用耐沖刷腐蝕的涂層保

2、護(hù)技術(shù)。環(huán)氧樹(shù)脂涂覆是常用的對(duì)沖刷腐蝕進(jìn)行修復(fù)處理的技術(shù)，但在油田高溫和含酚條件下，易鼓泡硬化，達(dá)不到應(yīng)有的效果。沒(méi)有改性的雙馬來(lái)酰亞胺由于雙鍵間距短，其固化交聯(lián)密度高而脆性大，難溶解，工藝窗口窄，不能單獨(dú)用于制備防腐涂料。因此，亟需研究新型的抗沖刷腐蝕涂層。而面對(duì)腐蝕穿孔而造成的石油污染，微生物降解技術(shù)因其成本低廉、原位性和無(wú)二次污染，得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用。協(xié)同作用是有機(jī)污染物的微生物降解研究的重點(diǎn)。 本論文用失重法、電化學(xué)法和

3、表面分析等方法研究了金屬在流動(dòng)和含砂的腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為和緩蝕劑抑制效果以及緩蝕劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中的室內(nèi)綜合評(píng)價(jià)方法；用IR，DSC，TGA，ESEM等方法研究了BMI/1,3-PBO/油酸三元共聚對(duì)提高雙馬來(lái)酰亞胺（BMI）的工藝性、韌性和耐熱性的影響；用摩擦磨損、剪切強(qiáng)度和多相流沖刷等試驗(yàn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂/改性雙馬來(lái)酰亞胺膠粘涂料的性能進(jìn)行了研究；利用自建的氣相色譜與紫外分光光度法聯(lián)合評(píng)價(jià)微生物對(duì)柴油降解過(guò)程的方法，分別研究了分支桿菌和枝

4、孢屬菌對(duì)柴油的降解以及兩種微生物之間的協(xié)同作用。旨在探討緩蝕劑在含砂的高流速腐蝕介質(zhì)中的腐蝕抑制和室內(nèi)評(píng)價(jià)方法的建立，極端腐蝕條件下改性環(huán)氧涂料的性能，以及柴油的微生物處理過(guò)程中細(xì)菌的協(xié)同作用機(jī)理，為管道系統(tǒng)的內(nèi)腐蝕防護(hù)應(yīng)用和石油烴處理提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究結(jié)果如下： 腐蝕介質(zhì)中臨界流速為3～4m/s。在不同流速下，介質(zhì)中砂的存在明顯促進(jìn)了腐蝕。同一種緩蝕劑不同濃度下其臨界流動(dòng)強(qiáng)度有所不同。腐蝕介質(zhì)流速為1m/s和3m

5、/s時(shí)，緩蝕劑的極值濃度為120mg/L，流速為4m/s和5m/s時(shí)緩蝕劑的極值濃度增加為160mg/L，而流速為7m/s時(shí)緩蝕劑的極值濃度為200mg/L。極值濃度隨砂的加入而進(jìn)一步升高。當(dāng)緩蝕劑濃度為120mg/L時(shí)其臨界流速大約為3m/s，緩蝕劑濃度為200mg/L和280mg/L時(shí)其臨界流速大約為3.5m/s和4.5m/s。在流速7m/s的含砂體系中，即使?jié)舛雀哌_(dá)280mg/L的緩蝕劑也無(wú)法有效控制腐蝕速率。 通過(guò)對(duì)混合

6、抑制型緩蝕劑與在用緩蝕劑的靜態(tài)腐蝕評(píng)價(jià)、高壓動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)和電化學(xué)測(cè)試等性能評(píng)價(jià)，本文發(fā)現(xiàn)，緩蝕劑投加量為30mg/L時(shí)的腐蝕速率控制達(dá)到了在用藥劑效果；緩蝕劑具有乳化傾向小、起泡傾向小、與在用阻垢劑和破乳劑配伍性較好等特點(diǎn)，同時(shí)具有一定的協(xié)同效應(yīng)；現(xiàn)場(chǎng)腐蝕掛片結(jié)果表明，該藥劑比較適合番禺油田油水介質(zhì)和工況條件，能滿足現(xiàn)場(chǎng)腐蝕防護(hù)的需要?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)踐表明了應(yīng)用不同評(píng)價(jià)手段的一致性原則發(fā)展起來(lái)的緩蝕劑室內(nèi)綜合研究方法的有效性和適用性。

7、 利用BMI和噁唑啉的反應(yīng)將柔性鏈導(dǎo)入BMI體系，并且油酸具有長(zhǎng)的柔性鏈和反應(yīng)基團(tuán)（碳碳雙鍵和羧基），能與BMI和1,3-PBO發(fā)生共聚反應(yīng)。BMI，1,3-PBO和油酸的三元共聚能提高BMI聚合物的工藝性和韌性，并且保持一定的耐熱性。試驗(yàn)結(jié)果表明，1,3-PBO和油酸在低溫時(shí)對(duì)BMI樹(shù)脂起到稀釋作用，在高溫時(shí)，BMI、1,3-PBO、油酸之間的共聚反應(yīng)增加了固化物的交聯(lián)密度，固化樹(shù)脂保持高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。SEM表面形貌觀察結(jié)果證實(shí)1

8、,3-PBO、油酸能增韌BMI樹(shù)脂，主要由于形成了酯-酰胺鍵和油酸長(zhǎng)的脂肪鏈。從環(huán)氧和改性環(huán)氧三種涂層在不同介質(zhì)存在的條件下拉伸剪切強(qiáng)度的數(shù)據(jù)變化可知，除了BMI-B/EP涂層在堿性條件下性能較差外，其在其它情況下的耐介質(zhì)性能是最好的。研制的改性雙馬來(lái)酰亞胺/環(huán)氧基粘接膜在室溫至120℃范圍內(nèi)具有優(yōu)良的摩擦學(xué)性能。經(jīng)高溫多相流沖刷試驗(yàn)，改性后的環(huán)氧樹(shù)脂涂層耐高溫沖刷效果優(yōu)于環(huán)氧涂層。 當(dāng)分支桿菌菌株和枝孢屬菌株混合使用時(shí)，柴油在