Азотсодержащие олигомеры как ингибиторы коррозии стального нефтепромыслового оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 678.632:620.197

АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОЛИГОМЕРЫ КАК ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ СТАЛЬНОГО НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

NITROGEN-CONTAINING OLIGOMERS AS INHIBITORS OF CORROSION OF STEEL OILFIELD EQUIPMENT

Агаев И.Ф., Наибова Т.М. Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности

Аннотация

Осуществлена модификация мочевино-формальдегидного олигомера бензогуанамином. Определены основные показатели полученных олигомеров. Для сравнения, в идентичных условиях также исследован мочевино-формальдегидный олигомер.

Полученные новые олигомеры использованы как ингибиторы коррозии стали.

В качестве коррозионной среды использована пластовая вода. Рассчитаны скорость коррозии, защитный эффект и степень защиты.

Выявлено, что на процесс коррозии стали влияют химический состав, структура, концентрация ингибитора, коррозионная среда и др.

Установлено, что олигомеры, содержащие аминные функциональные группы, могут быть использованы в качестве ингибитора коррозии стали в среде пластовых вод.

Ключевые слова: поликонденсация, олигомеры, ингибиторы, коррозия, нефтехимия, пластовая вода, сероводород.

The carbamide-formaldehyde oligomer has been modified with benzoguanamine. The main indicators of the oligomers obtained are determined. For comparison, carbamide-formaldehyde oligomer was also studied under identical conditions. The new oligomers obtained are used as corrosion inhibitors for steel. As a corrosive medium produced water is used. The corrosion rate, the protective effect and the degree of protection are calculated. It was revealed that the chemical composition, structure, inhibitor concentration, corrosive environment, etc. influence the corrosion process.

It has been found that oligomers containing amine functional groups can be used as a corrosion inhibitor of steel in the produced water environment.

Keywords: polycondensation, oligomers, inhibitors, corrosion, petrochemistry, produced water, hydrogen sulphide.

Коррозия металлических сооружений причиняет огромный ущерб всем отраслям промышленности. Особенно велики потери металла в результате коррозии нефтепромыслового оборудования, связанной с наличием агрессивных компонентов в рабочих средах.

Коррозионное разрушение нефтепромыслового оборудования сокращает срок службы, приводит к частым авариям, к загрязнению окружающей среды.

Специфика коррозионного разрушения связана с гетерогенностью добываемой из скважин жидкости (нефть-пластовая вода). Закономерности протекания коррозионного процесса определяются многими факторами, среди которых основную роль играют физико-химические свойства среды (минерализация, pH среды, наличие сероводорода и прочее).

Изучение зависимости скорости коррозии от минерализации пластовой воды позволяет охарактеризовать ее коррозионную агрессивность. Большое значение имеют растворенные в ней соли. С увеличением концентрации солей коррозия металлов заметно усиливается, что объясняется, главным образом, изменением электропроводности среды. Наряду с этим, на процесс коррозии металлов оказывают влияние ионы . Наличие сероводорода в среде, содержащей нейтральные соли, вносит изменение в его поведении, как агрессивного компонента, что обусловлено, главным образом, составом и структурой образующихся продуктов в результате коррозии.

Существуют различные методы защиты от коррозии оборудований нефтяной промышленности. Наиболее эффективным методом защиты в обводненных нефтяных скважинах является применение ингибиторов коррозии [1].

Тормозящее действие ингибиторов обусловлено воздействием их на кинетику электрохимических реакций коррозионного процесса. Механизм защитного действия ингибиторов связан с их адсорбцией на границе раздела металл-среда. Адсорбция органических соединений на металлах обусловлена не только физическими силами, но сопровождается и хемосорбционным взаимодействием и химическими изменениями адсорбированных частиц. Неоднородность корродирующей поверхности металла обуславливает и неоднородность в структуре самого адсорбционного слоя ингибитора. За адсорбционную связь металл-ингибитор ответственен адсорбционно-активный центр молекулы ингибитора, в которой имеются подвижные электронные пары, способные к донорно-акцепторным взаимодействиям с металлической поверхностью. Электронная плотность на адсорбционно-активном центре ингибитора определяет прочность его связи с поверхностью металла, т.е. его ингибирующий эффект. Причиной защитного действия органических ингибиторов коррозии в кислых и нейтральных средах является образование на поверхности металла защитной пленки, представляющей собой продукт химического взаимодействия атомов металла, ингибитора и ионов коррозионной среды [2].

В нефтяной и газовой промышленности в качестве ингибитора коррозии получили распространение высокомолекулярные вещества сложной структуры. Высокомолекулярные соединения, используемые в качестве ингибиторов коррозии, содержат как полярные (адсорбционно-активные), так и неполярные (гидрофобные) части. Полярный конец такой молекулы является активным участником в адсорбционном процессе, и при взаимодействии полярной (функциональной) группы ингибитора с поверхностью корродирующего металла одновременно имеет место как физическая, так и химическая адсорбция [3-4].

В научно-исследовательской работе в качестве ингибитора испытывались мочевиноформальдегидный олигомер (МФО) и продукты сополиконденсации мочевино-формальдегидного олигомера с бензогуанамином (БГМФО). Продукты сополиконденсации получаются по известной методике [5]. Определены основные показатели полученных олигомеров. Для сравнения, в идентичных условиях также исследован мочевино-формальдегидный олигомер (таб. 1).

Таблица 1. Основные показатели МФО и БГМФО

В качестве коррозионной среды использовали пластовую воду. Для выявления эффективного действия ингибиторов проводились контрольные испытания в двухфазных системах (пластовая вода-нефть) в объемном отношении 7:1 без добавки ингибитора.

Сопоставляя результаты испытания коррозионной активности и характеристик пластовых вод, видно, что коррозия стали находится в прямой зависимости от среды. Весьма своеобразно в рассматриваемых условиях влияние состава пластовой воды. Специфическое влияние оказывают ионы хлора в присутствии сероводорода (таб. 2).

Таким образом, в отсутствии сероводорода хлорид-ионы оказывают слабое воздействие на коррозию стального оборудования скважин. Это объясняется тем, что ионы хлора, проникая, нарушают пассивность оксидной пленки и препятствуют ее возникновению на металле, конкурируя с растворенным кислородом.

коррозия формальдегидный олигомер минерализация

Таблица 2. Результаты эксперимента в пластовой воде

Установлено, что различное поведение исследованных соединений связано с природой и строением азотсодержащей добавки, т.е. с наличием в составе активной группы, являющейся акцептором или донором, смещающим электронную плотность на адсорбционном центре. При введении электрофильных заместителей увеличивается положительный заряд на адсорбционном центре молекулы и облегчается адсорбция ее на отрицательно заряженной поверхности металла. За счет этого снижается коррозия, т.е. увеличивается ингибирующий эффект.

Список литературы

1. Гоник А.А. Защита нефтепромыслового оборудования. М: Химия, 1983, 193 с.

2. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М: Химия, 1970, 352 с.

3. Сейфиев Ф.Г., Кязимов А. М., Мамедьярова И.Ф., Наибова Т.М. Защита подземного нефтепромыслового оборудования от коррозии. Ж. Азербайджанское нефтяное хозяйство. №3, 2009, 37-41 с.

4. Сейфиев Ф.Г., Наибова Т.М., Ахундов И.З., Тагиева С.Э. Возможность регулирования процесса коррозии на основе проведения лабораторных и промысловых исследований. Ж. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. Москва, 2009, №10, с. 4-7.

5. Торопцева А.Т., Белгородская К.В., Бондаренко В.М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений. Л.: Химия, 1972, 414 с.

Размещено на Allbest.ru