油氣田(tian)使用的(de)(de)(de)(de)(de)緩蝕(shi)(shi)劑(ji)，特(te)別是在含CO2的(de)(de)(de)(de)(de)油氣田(tian)等腐(fu)蝕(shi)(shi)環境中(zhong)，主要為“界面(mian)型”緩蝕(shi)(shi)劑(ji)，它(ta)們本身或(huo)(huo)它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)反應產物吸附在金屬表面(mian)上，形(xing)成一層連續的(de)(de)(de)(de)(de)或(huo)(huo)不(bu)連續的(de)(de)(de)(de)(de)吸附層和保護性(xing)膜層，阻滯腐(fu)蝕(shi)(shi)過程的(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)、陽極(ji)或(huo)(huo)同時阻滯陰陽極(ji)反應，從而產生緩蝕(shi)(shi)作用。

CO2腐(fu)蝕緩(huan)蝕劑的(de)早期(qi)研究主要針對金屬在水相環(huan)境中的(de)腐(fu)蝕，其(qi)種類(lei)較多(duo)，包括(kuo)酰胺(an)、咪唑啉、季銨鹽、雜環(huan)化合物等，已(yi)被(bei)廣泛應用于石(shi)油、石(shi)化領域，發揮著極(ji)為(wei)重(zhong)要的(de)作用。隨著研究的(de)深(shen)入及(ji)工業技術(shu)的(de)發展(zhan)，管道(dao)頂(ding)部腐(fu)蝕問題越(yue)來越(yue)引起(qi)人們的(de)重(zhong)視，各(ge)種蒸(zheng)氣相、氣相緩(huan)蝕劑也應運而生。下面詳細(xi)介紹幾類(lei)緩(huan)蝕效果較好的(de)緩(huan)蝕劑以及(ji)該領域的(de)研究進展(zhan)。

咪唑啉及(ji)其衍生(sheng)物類

在(zai)眾多CO2緩蝕(shi)(shi)(shi)劑中咪(mi)唑(zuo)啉(lin)及其衍生物(wu)用量最大，約占緩蝕(shi)(shi)(shi)劑總用量的(de)(de)90%左右。咪(mi)唑(zuo)啉(lin)及其衍生物(wu)于(yu)1949年首次(ci)在(zai)美(mei)國獲得專(zhuan)利(li)，1963年最早報道了咪(mi)唑(zuo)啉(lin)作為一種緩蝕(shi)(shi)(shi)劑應用于(yu)油田。咪(mi)唑(zuo)啉(lin)具有(you)無刺(ci)激性氣味、毒性低、熱穩定性好、生物(wu)易降解等特點，能夠有(you)效抑(yi)制CO2環境下(xia)金(jin)屬的(de)(de)全(quan)面腐蝕(shi)(shi)(shi)和局部(bu)腐蝕(shi)(shi)(shi)，目前(qian)已被(bei)成功地用于(yu)多個含(han)CO2的(de)(de)油氣田。

關于咪唑啉在(zai)鋼鐵表面的緩(huan)蝕機理研究，國內外學者已經開(kai)展了大量工作，從早期吸附類型(xing)的判(pan)別(bie)、吸附模型(xing)的建立到近期官能團的作用(yong)機理、緩(huan)蝕劑膜厚度、成膜穩定性、咪唑啉水解性等(deng)都取得了一定的成就(jiu)。

咪唑啉(lin)季(ji)(ji)銨(an)(an)鹽是通過季(ji)(ji)銨(an)(an)化改(gai)性處理將咪唑啉(lin)環上(shang)氮原子(zi)化合價(jia)變成五價(jia)形成的(de)，由于(yu)季(ji)(ji)銨(an)(an)鹽分(fen)子(zi)中(zhong)N+對金屬表(biao)(biao)面(mian)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)作用(yong)更強烈，所以(yi)(yi)咪唑啉(lin)季(ji)(ji)銨(an)(an)鹽的(de)緩(huan)蝕(shi)性能遠(yuan)比咪唑啉(lin)要好。季(ji)(ji)銨(an)(an)陽離(li)子(zi)能被帶負電(dian)荷的(de)金屬表(biao)(biao)面(mian)所吸(xi)附(fu)(fu)，對陽離(li)子(zi)放電(dian)反應產生極大的(de)影響(xiang)，其排列在(zai)金屬表(biao)(biao)面(mian)就像使金屬表(biao)(biao)面(mian)帶正電(dian)荷一樣，使氫離(li)子(zi)難于(yu)靠近(jin)金屬表(biao)(biao)面(mian)，不僅加強了隔離(li)作用(yong)，而且阻礙了電(dian)荷的(de)轉移，使陰(yin)極反應速率(lv)降低；季(ji)(ji)銨(an)(an)鹽上(shang)陰(yin)離(li)子(zi)對陽離(li)子(zi)型(xing)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)靜電(dian)吸(xi)附(fu)(fu)也(ye)有(you)較大影響(xiang)。常用(yong)的(de)季(ji)(ji)銨(an)(an)化試劑(ji)主要有(you)氯乙(yi)酸鈉、芐基氯等。大量(liang)研究(jiu)表(biao)(biao)明，咪唑啉(lin)季(ji)(ji)銨(an)(an)鹽可(ke)以(yi)(yi)有(you)效抑制油氣工業中(zhong)的(de)CO2腐蝕(shi)。

氣相緩(huan)蝕(shi)劑

隨(sui)著天(tian)然氣工業的(de)(de)(de)發展，傳統的(de)(de)(de)液相緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)已(yi)很難(nan)達到防腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)目的(de)(de)(de)，如(ru)液相緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)往(wang)往(wang)難(nan)以抑(yi)制(zhi)(zhi)濕氣管(guan)線的(de)(de)(de)頂部(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，故此時(shi)人(ren)們開發研制(zhi)(zhi)了(le)新類(lei)型的(de)(de)(de)緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)，即氣相緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)。氣相緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)分(fen)子自由(you)度較高，特別適用于(yu)形(xing)狀復(fu)雜的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)。其(qi)缺點(dian)是生(sheng)產(chan)和使(shi)用過程中(zhong)易被吸入體(ti)內，造(zao)成較大的(de)(de)(de)傷害，使(shi)得目前商品化(hua)氣相緩蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑(ji)較少。

最初，鋼(gang)鐵(tie)用(yong)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)主要為低(di)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)量有(you)機胺及其鹽(yan)類，如異丙胺、亞硝酸二環己胺。將咪唑(zuo)啉與低(di)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)量胺復配后用(yong)于(yu)輸氣(qi)(qi)(qi)管線，實(shi)現了(le)(le)一(yi)定的(de)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)效(xiao)果(guo)。但由(you)于(yu)這類物(wu)(wu)質(zhi)揮(hui)發(fa)性太大(da)，氣(qi)(qi)(qi)味和毒性也大(da)，使(shi)其應用(yong)受到極大(da)限(xian)制。20世紀90年代后，緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)構效(xiao)關系逐漸清晰(xi)化，可(ke)以借(jie)助分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)設計和分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)組裝來指導氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)合成，使(shi)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)開(kai)發(fa)進入了(le)(le)一(yi)個新階段，多(duo)種新型高效(xiao)、低(di)毒氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)走入人(ren)們(men)視線。低(di)聚型緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)是受關注(zhu)較多(duo)的(de)一(yi)個研究方向。低(di)聚型氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)可(ke)以在分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)內引入不同(tong)作用(yong)的(de)活性基團(tuan)同(tong)時抑制幾種因素的(de)腐蝕(shi)，可(ke)以說是在分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)內實(shi)現了(le)(le)復配使(shi)用(yong)，有(you)可(ke)能(neng)形(xing)成比分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)外復配更(geng)(geng)致密的(de)保護(hu)膜，具(ju)有(you)更(geng)(geng)好的(de)協同(tong)效(xiao)應。一(yi)些雜(za)環類化合物(wu)(wu)被開(kai)發(fa)用(yong)作氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)，如唑(zuo)類衍(yan)生(sheng)物(wu)(wu)、嗎啉類衍(yan)生(sheng)物(wu)(wu)，其分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中O、N、S、P等(deng)原子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)作為活性吸(xi)(xi)附(fu)中心，對(dui)多(duo)種金(jin)屬具(ju)有(you)較強的(de)吸(xi)(xi)附(fu)作用(yong)，且分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)內或分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)間(jian)極易(yi)形(xing)成大(da)量氫(qing)鍵增厚吸(xi)(xi)附(fu)層(ceng)，造(zao)成氫(qing)離子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)接近金(jin)屬表面的(de)更(geng)(geng)大(da)阻(zu)力，具(ju)有(you)非常好的(de)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)緩(huan)(huan)(huan)(huan)蝕(shi)效(xiao)果(guo)。

復配型緩蝕劑

油(you)氣(qi)開采過程中，金屬管(guan)道大多是(shi)處(chu)于多相(xiang)(xiang)共(gong)存的(de)(de)環境中，常涉及液(ye)相(xiang)(xiang)、氣(qi)相(xiang)(xiang)交互作(zuo)(zuo)用(yong)共(gong)同(tong)影響材(cai)料腐(fu)(fu)蝕進程的(de)(de)問題。為(wei)此開發了眾多種類的(de)(de)氣(qi)液(ye)雙(shuang)相(xiang)(xiang)復(fu)合型緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)，在油(you)氣(qi)工業中發揮了巨大的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。用(yong)于油(you)氣(qi)管(guan)道的(de)(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)配(pei)方，組分往往包括(kuo)咪唑啉、有(you)機酸、不同(tong)的(de)(de)表(biao)面活性(xing)劑(ji)(ji)(ji)和氣(qi)相(xiang)(xiang)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)復(fu)配(pei)物。有(you)研究結果表(biao)明氣(qi)液(ye)相(xiang)(xiang)復(fu)合型緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)能(neng)有(you)效(xiao)減緩(huan)(huan)(huan)油(you)田設備的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕。以(yi)(yi)環保為(wei)基點研制針對高溫(wen)高壓CO2腐(fu)(fu)蝕環境，研制適用(yong)于多相(xiang)(xiang)腐(fu)(fu)蝕體(ti)系(xi)的(de)(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)符合當前油(you)氣(qi)工業發展(zhan)的(de)(de)需求。其中以(yi)(yi)現有(you)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)為(wei)基礎，探索(suo)不同(tong)緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)最佳復(fu)配(pei)配(pei)方，提(ti)高緩(huan)(huan)(huan)蝕效(xiao)率、擴大緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)適用(yong)范圍、降低有(you)毒緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)用(yong)量，最終得到高效(xiao)、低毒、通用(yong)型緩(huan)(huan)(huan)蝕劑(ji)(ji)(ji)也是(shi)這一(yi)領(ling)域研究不斷滿足實際需求的(de)(de)一(yi)條捷(jie)徑。