一种新型曼尼希碱促凝剂的性能研究

常规的用于深水固井的水泥浆促凝剂多为无机盐类,给水泥浆带来大量的反应热,威胁到水合物层的稳定性。因此,研制一种低反应热的、适用于钻进深水水合物层的低温促凝剂对安全开采水合物层以下的油气资源、保护水合物稳定具有重要意义。利用有机胺类物质与醛类物质之间的胺甲基化反应,合成了一种曼尼希碱作为低温促凝剂。用正交试验法确定了合成方案:一元甲醛与二乙醇胺的配比为2∶1、草酸与一元甲醛的比例为1∶2、反应温度100℃、反应时间2h。曼尼希碱促凝剂性能评价试验结果表明,对水泥浆的水化热影响较小,促凝早强效果明显,初终凝过渡时间短,近似"直角稠化",能较好地满足深水水合物层的固井要求。

一种高效酸化缓蚀剂的合成及评价

根据曼尼希(Mannich)反应机理选用苯乙酮、甲醛、乙二胺为原料合成了一种适用于盐酸介质的高效酸化缓蚀剂,通过对反应物的摩尔比、反应时间、反应温度、pH值等进行实验分析,评价了产物的缓蚀性能。确定最有利的反应条件为:苯乙酮、甲醛、乙二胺摩尔比2∶2∶1,pH值2～3,反应温度80℃,反应时间8 h。合成出的缓蚀剂与铁原子(离子)形成稳定的环状络合物吸附在金属表面,通过覆盖效应起到缓蚀作用。80℃条件下,质量分数为1.0%的缓蚀剂在15%盐酸溶液中对N-80钢片的腐蚀速率仅为1.936 8 g·m-2·h-1,达到SY/T 5405—1996标准中的一级标准,是一种溶解分散性良好、用量少、缓蚀效率高的酸化缓蚀剂。

EDTA-锑与曼尼希碱的缓蚀协同作用

在一定质量分数的工业盐酸中,测试了曼尼希碱与EDTA-锑配合物(SbY)组成的复合缓蚀剂对J55钢腐蚀速率、动电位扫描极化曲线和交流阻抗谱,推测了曼尼希碱与SbY组成的复合缓蚀剂的作用机理。结果表明,随着SbY在复合缓蚀剂中加量的增大,J55钢片的腐蚀速率呈现出先减小后增大的变化趋势,曼尼希碱与SbY在一定的配比下具有良好的协同缓蚀作用。温度为90℃时,在质量分数为15%工业盐酸中,当SbY加量为曼尼希碱加量的0.5%,复合缓蚀剂加量为酸液质量的1.0%时,J55钢的腐蚀速率为0.987 g/(m2.h);在质量分数为20%工业盐酸中,当SbY加量为曼尼希碱加量的1.0%,复合缓蚀剂加量为酸液质量的1.0%时,J55钢的腐蚀速率为2.910 g/(m2.h)。电化学测试结果显示,曼尼希碱与SbY组成的复合缓蚀剂是以阴极控制为主的混合型缓蚀剂。