·28· 北京科技大学学报 1996年 量应小于或等于10.0mg/1,腐生菌(TGB)<102~104个/ml,硫酸盐还原菌<102个ml. 1.2电化学方法测试 用美国EG&G公司的M351腐蚀测试系统测定了取自更换下来的套管加工而成的试样 在模拟水溶液中的动电位扫描极化曲线，电位扫描速度20mV/min,工作电极为1cm2的套管 钢试样，饱和甘汞电极为参比电极，Pt片为辅助电极，测试温度稳定在(50吐1)℃. 实验过程：模拟水溶液加热到温度后，加入除氧剂N,SO,放人待测试样，并在水溶 液表面始终通以氮气，使溶液表面与空气隔绝，稳定l5min,测得自腐蚀电位Em·然后 从(Eom-250)mV开始进行动电位扫描，直到(Em+300)mV为止. 在腐蚀电位(E±100)mV附近的强极化区，极化电位与极化电流的对数呈线性关系， 即塔菲尔关系式： E=a blogi 用曲线拟合的最小二乘法即可求出α、b的最佳值，即阴、阳极塔菲尔斜率，再求出两条 斜率线交点的腐蚀电流密度，上过程经计算机处理即可得出研究体系的电化学动力学参数： iom·ba,bc.由腐蚀电流密度iom经过法拉弟定律换算可求出待测材料的腐蚀速率. 2实验结果与讨论 2.1亚硫酸钠的除氧机理与除氧效果 氧在油田水系统中对管线或设备的腐蚀起重要作用，它主要是作为阴极去极化剂，促 进金属电化学腐蚀的阳极过程.因此，也就促进了金属的腐蚀.所以，要控制水系统中管线 设备的腐蚀，必须除去其中的氧。 目前各大油田现场使用的除氧剂主要是亚硫酸纳.Na,SO,与氧反应化学方程式如下： 2Na2S03+02=2Na,S0, 由上式可看出，除去1mol的氧需要2mol的Na,SO,按质量计算，除去1g的氧需要 近8g的Na,SO,·这是不考虑任何损失的情况下的理论计算结果，实际上Na,SO,的添加量 与氧含量之间的比率是很复杂的问题.国内外有很多这方面的研究成果.国内的Na,SO,是 用硫磺燃烧法生成的.生产过程中，会伴随着硫代硫酸盐和多硫化物等杂质的产生，这些杂 质对Na,SO,的除氧作用有很大的抑制作用.另外，由于现场水系统的密闭性环境不是十分 理想，氧会不断地或多或少地进人系统中，因此，实际上使用的除氧剂通常是理论用量的 几倍到十几倍，才能得到较好的效果. Na,SO,除氧速度与反应时间的关系并不是人们想象的一条完整曲线，而是分步进行的 含氧量低，反应速度慢；含氧量高，反应速度快 通过实验测定了在20℃和50℃的模拟水中Na,SO,添加量与溶氧的关系曲线，结果如 图1所示. 从图中可知，不论20℃的模拟水，还是50℃的模拟水，a,S0,添加量为150×10-6时， 溶氧量都低于尕斯库勒油田水质标准规定的溶氧量即小于0.1g1.下面在研究介质中其它 因素的作用时，Na,S0,的添加量均为150×10-6· 28 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 6年 量 应小 于 或等 于 10 . 0 m g z一 , 腐 生菌 ( T o B ) < 1 0 2 一 10 4 个 /m l , 硫 酸盐 还原 菌 < 10 2 个 m/ 1 . 1 . 2 电化 学方 法测 试 用 美 国 E G & G 公 司的 M 3 51 腐蚀 测 试系 统测 定 了取 自更 换下 来 的套 管加 工 而成 的试样 在 模拟 水 溶 液 中的 动 电位扫 描极 化 曲线 , 电位 扫描 速度 20 m v/ m in , 工 作 电极 为 l 。 m “ 的套 管 钢试样 , 饱和 甘汞 电极 为参 比 电极 , R 片为辅 助 电极 , 测试 温度 稳定 在 ( 50 士 l) ℃ . 实 验 过 程 : 模拟 水 溶 液加 热到 温度 后 , 加 人 除 氧剂 N a Z S O 3 , 放人 待 测 试样 , 并 在 水溶 液 表 面始 终通 以 氮气 , 使溶 液表 面 与空 气 隔 绝 , 稳 定 巧 m in , 测 得 自腐 蚀 电位 cE 。 。 , 然 后 从 (cE 。 。 一 2 5 0 ) m V 开 始进行 动 电位 扫描 , 直 到 (cE 。 。 + 3 0 0 ) m V 为止 . 在腐蚀 电位 (cE or 封 0 0) m v 附 近 的强 极化 区 , 极 化 电位 与极 化 电流 的对 数呈 线 性 关系 , 即 塔 菲 尔 关系式 : E = a + b l o g i 用 曲线 拟 合的最 小 二乘 法 即 可求 出 a 、 b 的最佳 值 , 即 阴 、 阳极 塔菲 尔斜 率 , 再求 出两 条 斜 率线交 点 的腐蚀 电流 密度 , 上 过 程 经计 算机 处理 即可 得 出研究体系 的 电化学 动力 学参数 : ico 。 , bo , bc . 由腐 蚀 电流 密度 ico 。 经 过法 拉弟定 律 换算 可求 出待测 材料 的腐 蚀速 率 . 2 实验 结果 与讨论 2 . 1 亚 硫酸钠 的 除氧机 理 与除 氧效果 氧在 油 田 水系 统 中 对管 线 或 设备 的腐 蚀起 重 要 作 用 , 它主 要是 作 为 阴极 去极 化 剂 , 促 进金 属 电化 学腐 蚀 的 阳极 过 程 . 因 此 , 也 就促 进 了 金属 的腐 蚀 . 所 以 , 要控 制水 系 统 中管 线 设备 的腐蚀 , 必须 除去其 中的氧 . 目前 各大 油 田 现 场使 用 的除 氧剂 主要 是 亚硫 酸纳 . N a Z S O 3 与氧反 应化 学方 程式 如下 : Z N a Z S O 3 + 0 2 一 ZN a Z S O 4 由上 式 可 看 出 , 除去 l m ol 的氧 需要 Z m ol 的 N a Z S O 3 . 按 质量 计算 , 除去 1 9 的氧需要 近 8 9 的 N a Z S 0 3 · 这是 不考 虑 任何 损 失 的情 况下 的理 论 计算 结果 , 实 际上 N a ZS 0 3 的添加 量 与氧 含 量 之 间 的 比 率是 很 复 杂 的 问题 · 国 内外 有很 多 这方 面 的 研究 成 果 · 国 内 的 N a Z S O 3是 用硫磺 燃 烧法 生成 的 . 生 产 过程 中 , 会伴 随着硫 代硫 酸盐 和 多硫 化物 等杂质 的产生 . 这 些杂 质对 N a Z S O 3的 除 氧作 用 有 很 大 的抑 制 作 用 . 另 外 , 由于 现场 水 系统 的 密 闭性 环 境不是 十分 理 想 , 氧 会不 断 地 或多 或 少 地进 人 系 统 中 . 因 此 , 实 际 上使 用 的 除氧 剂通 常是 理 论 用量 的 几 倍到 十 几倍 , 才 能得 到较 好 的效 果 . N a Z S O 3 除 氧速 度 与反 应 时间 的 关系 并不是 人 们想 象 的一条 完整 曲线 , 而 是分 步进 行 的 . 含 氧量 低 , 反应 速 度慢 ; 含 氧量 高 , 反 应速 度快 . 通 过 实验 测定 了在 20 ℃ 和 50 ℃ 的模 拟水 中 N a Z S O 3 添加 量 与溶 氧的 关系 曲线 , 结果 如 图 1 所示 . 从 图 中可 知 , 不 论 20 ℃ 的模拟 水 , 还 是 50 ℃ 的模 拟 水 , a Z s O 3添加 量为 15 0 x lo 一 ` 时 , 溶 氧量 都低 于朵 斯 库勒 油 田 水 质标 准规 定 的溶 氧 量 即 小 于 0 . 1 m g/ 1 . 下 面 在 研究 介 质 中其 它 因素的 作用 时 , N a Z S O 3的 添加 量均 为 1 5 0 X 1 0 一 6 ·