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在广泛存在CO2的油气田中,为了减小CO2对管线材料造成的腐蚀,添加缓蚀剂是一种简单、有效的防腐方法。在油气田田产出水中环境适合有害微生物生长,特别是硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB),SRB不仅会导致金属发生微生物腐蚀,而且其利用污水中小分子有机物作为营养源进行生长繁殖,可能导致油田三防药剂(缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂等)失效。因此,研究微生物(SRB)滋生环境对缓蚀剂缓蚀性能影响规律,具有重要的理论和实际应用价值。 本文通过腐蚀失重法、电化学方法、3D显微镜、红外紫外光谱、菌量测定,系统研究了常用缓蚀剂(咪唑啉、十二胺、月桂酸、硫脲)在饱和CO2产出水中的缓蚀剂缓蚀行为和缓蚀长效性;咪唑啉缓蚀剂对已产生腐蚀生物膜的作用和SRB与假单胞菌共存动态环境中的缓蚀效率。主要研究结果如下: 在无菌饱和CO2介质中,咪唑啉、十二胺、月桂酸、硫脲对碳钢的最大缓蚀率分别为:94.7%、95.8%、98.6%、94.6%,其中咪唑啉和十二胺为阴阳极混合型缓蚀剂,而月桂酸和硫脲是主要控制阴极抑制型缓蚀剂。在含SRB饱和CO2介质,咪唑啉和十二胺保持较好的缓蚀效果,缓蚀率分别为:88.6%、85.5%,且碳钢试片没有出现明显的点蚀痕迹,表面平整;月桂酸和硫脲在含菌介质中缓蚀性能下降,缓蚀率分别只有:62.9%、53.5%,且碳钢试片表面出现大量腐蚀坑。主要由于月桂酸和硫脲促进SRB生长,且 SRB代谢产物阻碍月桂酸和硫脲在碳钢金属表面吸附,导致在含菌介质中失效;而咪唑啉和十二胺抑制SRB生长,保持高的缓蚀性能。 在模拟油田产出水中,缓蚀剂咪唑啉在λ=235nm处有最大紫外吸收峰,且吸光度和浓度呈线性关系,A=0.01886C+0.06784,R=0.9979。低浓度(0-20mg·L-1)的咪唑啉对SRB生长没有影响,高浓度(30-100mg·L-1)咪唑啉对SRB及生物膜内SRB都具有抑制作用,且抑制SRB作用随浓度增加而增强;添加100mg·L-1唑啉可抑制饱和CO2产出水中的微生物腐蚀,并具有缓蚀长效性。 对20#碳钢表面已经产生腐蚀产物生物膜,咪唑啉的添加能够进入腐蚀产物生物膜内,抑制 SRB生长,同时与金属结合,增大金属表面的电荷转移电阻,从而抑制腐蚀,减小局部腐蚀。 动态环境中,溶解氧的增加加速腐蚀,剪切力使在金属表面成膜的缓蚀剂脱落,同时使疏松生物膜脱落,形成致密层,不仅加剧腐蚀,且导致缓蚀率下降。