采用电化学石英晶体微天平研究碳酸钙垢生长规律及阻垢剂的影响

为深入分析碳酸钙垢生长规律和阻垢剂对垢生长动力学的影响,使用电化学石英晶体微天平(EQCM)快速测垢的方法研究了施加的恒电压、温度、Ca^(2+)浓度对碳酸钙(CaCO_3)结垢的影响,评价了羟基乙叉二膦酸(HEDP)、膦酰基羧酸(POCA)和氨基三甲叉膦酸(ATMP)3种阻垢剂的阻垢性能,并对结垢过程进行了分段线性拟合。结果表明,随电压、温度和Ca^(2+)浓度的增大,CaCO_3结垢速率增大,其中电压的影响最大;在50℃时,结垢量随阻垢剂浓度的增加而降低;HEDP的最佳加量为5数10 mg/L,POCA和ATMP的较优加量为20 mg/L;在阻垢剂加量为10 mg/L的条件下,CaCO_3结垢过程中的结垢量—时间曲线出现3个阶段:结垢阶段、阻垢剂的扩散和不稳定作用阶段、阻垢剂稳定作用阶段;通过数据拟合得到反映两个稳定沉积过程的线性动力学方程,以斜率k值表征其结垢动力学参数,按加入阻垢剂前后的k值之差与未加入阻垢剂k值的比值计算POCA、HEDP和ATMP的阻垢效率分别为98.50%、93.86%和97.23%,扩散时间分别为1021、622和537 s,ATMP的阻垢效果最好。

酸化缓蚀剂曼尼希碱缓蚀机理的电化学研究

由苯乙酮、甲醛及二乙胺合成了曼尼希碱,用电化学方法考察了该曼尼希碱在15%盐酸中对P110钢的缓蚀作用。20℃下的极化曲线表明P110钢在盐酸中发生阳极活性极化过程,随该曼尼希碱加入量的增大(0～1.0%),腐蚀速率减小,自腐蚀电位正移,表明该曼尼希碱为抑制阳极过程为主的缓蚀剂;EIS谱表明该曼尼希碱在钢表面形成的保护膜随温度升高(20～80℃)而减弱;随该曼尼希碱加入量增大而增强。用电化学方法测定的P110钢在15%盐酸中的腐蚀速率,在不加该曼尼希碱时随温度升高而急剧增大,20℃时为2.796g/m2.h,80℃时高达493.4g/m2.h,在同一温度下随曼尼希碱加量增大而减小,同一曼尼希碱加量下的缓蚀率随温度升高而增大,即该曼尼希碱的缓蚀效率随温度升高而增大。

油田采出水中聚合物与阻垢剂协同作用的EQCM评价

简介了电化学石英晶体微天平法(EQCM)测定结垢量的原理和所用仪器。在旅大LD10-01油田含钙镁和碳酸氢根离子的结垢性采出水样中,加入不同量膦酸阻垢剂ATMP(0、30、40、60mg/L)和疏水缔含聚合物AP-P4(0,50,100,150mg/L),用EQCM法测定金电极上结垢量随时间(01800s)的变化,结果如下。空白采出水结垢量和结垢量随时间的变化相对不大;ATMP加量为30mg/L时结垢量随时间减小,在更大加量下结垢量随时间急剧增大;AP-P4加量为50mg/L时结垢量最大;同时加入ATMP和AP-P4时结垢量或增大或减小,当二者比例适当时,特别是加入ATMP60mg/L、AP-P450mg/L时,结垢量随时间大幅减小。在含AP-P450mg/L的采出水中分时段加入ATMP,当ATMP总加量为11mg/L时结垢量陡降,继续分批少量加入ATMP时结垢量呈阶梯状缓慢减小。认为AP-P4通过螯合钙离子减轻结垢;ATMP通过螯合和分散作用抑制结垢,并可将生成的垢重新分散在水中。

用EQCM研究油田采出水中聚合物对碳酸钙垢生长的影响规律

油田注聚产出液中,由于残余聚合物具有螯合钙离子的能力,常规化学方法难以准确而快速地评定其结垢趋势。采用电化学石英晶体微天平(EQCM)技术可以准确而快速地对含聚合物采出水进行碳酸钙加速结垢评价。研究表明,极化电位、温度和钙离子浓度对结垢影响较大。电位阴极极化程度越大、温度越高、钙离子浓度越大,结垢趋势越明显,结垢速率越快。线性聚丙烯酰胺(HPAM)使金电极表面结垢速率降低,50 mg/L HPAM抑制结垢的效率大于500 mg/L HPAM。极化电位越大,碳酸钙晶体数量越多、尺寸越大、聚集越明显。HPAM对碳酸钙晶体形貌的影响较大。无聚合物时,结垢产物以六面体晶体状为主。在低极化电位下(-0.6 V),碳酸钙垢晶体为片球状和六面体结构;在高极化电位下(-1.4 V),碳酸钙晶体呈现不规则圆形堆积物(50 mg/L HPAM)或花型结构(500 mg/L HPAM)。电场和聚合物在碳酸钙晶体上的吸附作用是造成这些形貌上差异的主要原因。