油田污水回注对金属设备及管线造成严重的腐蚀,因而给油田带来巨大的损失。随着人类环保意识的增强和可持续发展思想的深入,添加低毒、高效、环境友好的缓蚀剂成为控制金属腐蚀的有效措施。针对宝浪油田注采水系统金属腐蚀严重的现状,在对其水质组成的分析基础上,考察了Ca2+、Mg2+,Cl-,SO42-,HCO3-,SRB,pH和O2对A3碳钢挂片腐蚀的影响,并分析了各单一因素的腐蚀机理。以十四酸、十六酸和硬脂酸为原料与二乙醇胺合成了脂肪酸烷醇酰胺,经磷酸化反应及碱中和反应后制备了3种脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯盐表面活性剂型缓蚀剂。考察了产物在采出水中的防腐性能并与其他缓蚀剂进行了对比,选出了最优缓蚀剂为十六酸烷醇酰胺磷酸酯钠盐。该蚀剂的添加量为100mg/L时就达到了油田防腐的要求。探讨了该类表面活性剂型缓蚀剂的缓蚀机理。1、研究了矿化水中无机离子对A3钢的腐蚀影响。(1)同样Cl-含量时,温度越高、腐蚀程度越大；在较低浓度(6100mg/L以下)时,A3钢的腐蚀速率随C1-浓度的增加而迅速增加。40℃下,平均腐蚀速率由0.17mm/a升到0.38mm/a,腐蚀率增加122.6%；在较高C1-浓度(6100-30500mg/L)时腐蚀速率平缓增加,40℃和70℃时腐蚀速率分别上升15.6%和4.9%。(2)腐蚀速率随Ca2+和Mg2+的浓度增加而增加,当Ca2+和Mg2+的浓度低于1000mg/L时,平均腐蚀速率增加幅度不大,而当Ca2+和Mg2+的浓度超过1500mg/L时,腐蚀速率缓慢增加。(3)随HC03-浓度增加A3挂片的腐蚀速率先增后降；40℃时,浓度为730mg/L时腐蚀速率最大,达到0.23mm/a,而70℃时,HC03-浓度在100mg/L左右腐蚀达到最大,腐蚀速率为0.28mm/a；HC03-浓度进一步增大时,腐蚀速率反而降低。HC03-浓度高于700mg/L时,70℃腐蚀速率低于40℃腐蚀速率。(4)SO42-对腐蚀的影响相对比小。SO42-含量增加,腐蚀略有增加；当SO42-含量高于500mg/L后,腐蚀速率基本不变。(5)温度为25-35℃时,含有SRB的腐蚀速率大于不含SRB的腐蚀速率。溶液中Fe2+的增加会加剧腐蚀。在较高温度60℃时,SRB对钢铁腐蚀的促进作用不够明显。(6)其它因素的影响。pH值在6-13范围内,腐蚀速率相对变化较小,腐蚀性也最小；pH值呈酸性时,腐蚀速率变大,pH值为3时,腐蚀速率达0.6044mm/a。溶解氧对A3钢片腐蚀有较大影响,随着溶解氧浓度的增大,氧的极限扩散电流密度将增大,氧离子化反应的速度也将加快,因而氧去极化腐蚀的速度要随之增大。2.合成了脂肪酸碳数为C14、C16、C18的烷醇酰胺磷酸酯盐(C14N、C16N和C18N)表面活性剂型缓蚀剂,其对应的临界胶团浓度(cmc)分别为50、50和30mg/L,三种产物浓度在cmc时的表面张力(γcmc)分别为27.31、24.57和27.65mN/m。失重法评价了缓蚀性能,结果表明C16N缓蚀性能最好,C14N次之,C18N最差。盐水介质中,50℃、4d时100mg/L的C16N静态失重法测得的腐蚀速率为0.0716mm/a,满足油田注入水腐蚀速率要求。4.脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯盐化学腐蚀行为的分析。烷醇酰胺磷酸酯由一端电负性较大的O、N和P原子为中心的三种极性基团(酰胺、醇羟基和磷酸基团)和另一端是C、H原子组成的非极性基团组成。极性基团中N原子充当配位体与Fe形成鳌合物而吸附在金属表面形成单分子层的螯合膜,从而改变了金属的双电层结构,提高了金属离子化过程的活化能；非极性基团则定向排列于金属表面,形成一层疏水膜,保护金属,起到缓蚀作用。C16N的表面张力最低,也有较好的水溶性,缓蚀效果好；C18N的碳链数过长,两亲化合物的吸附能力变差,即使增加水溶液中的浓度,但由于水溶性较差,大量分子进入表面活性剂的胶团中,吸附能力较弱,缓蚀效果并未增加；碳数较短的C14N则因水溶性很好,烷烃链短,金属表面上分子排列不够紧密,缓蚀性较低。5.电化学机理分析。相对于空白溶液,脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯盐的脂肪酸碳数由14增加到16时,腐蚀电流密度明显下降,缓蚀率上升,但当脂肪酸碳数继续增加到18后,虽然腐蚀电流密度比空白腐蚀电流密度小,但下降程度不是太大,缓蚀率较低。当缓蚀剂浓度由50mg/L增加到100mg/L,极化电阻变大(C18基本不变),表明烷醇酰胺磷酸酯表面活性剂在金属表面吸附致密程度增加,吸附膜变厚,大大降低了腐蚀介质与A3金属的接触,从而提高缓蚀率；C18N亲油性强,分子膜不够致密,吸附能力有限,因而吸附到一定程度,极化电阻不再增加,缓蚀率较低。在采出水中添加同碳数不同浓度的烷醇酰胺磷酸酯盐后,A3钢的自腐蚀电位变化幅度不大,最大负移了60mV,但阳极极化曲线的塔菲尔斜率明显增大。综上所述,此表面活性剂是以抑制阳极过程为主的混合型缓蚀剂。