油套管鋼在CO2飽和的聚胺完井液中的腐蝕及緩蝕性能研究

榮沙沙 (

非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100)長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023

艾俊哲,陳以周

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

油套管鋼在CO2飽和的聚胺完井液中的腐蝕及緩蝕性能研究

榮沙沙 (

非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100)長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023

艾俊哲,陳以周

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

采用靜態(tài)掛片失重法評(píng)價(jià)了緩蝕劑CA101和JHS對(duì)G105、N80碳鋼和L80不銹鋼在飽和CO2的聚胺完井液中的腐蝕和緩蝕性能,分析了溫度對(duì)緩蝕劑性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,在飽和CO2的聚胺完井液中,在溫度低于90℃時(shí),G105和N80鋼在聚胺完井液體系中的腐蝕速率能控制在0.0567mm/a以下。當(dāng)溫度高于110℃時(shí),鋼片的腐蝕速率迅速增加;L80鋼幾乎不發(fā)生腐蝕。加入緩蝕劑后緩蝕速率明顯降低,但緩蝕劑JHS的緩蝕效果優(yōu)于緩蝕劑CA101。緩蝕劑JHS對(duì)CO2腐蝕有良好的抑制作用,在高溫130℃時(shí),仍可控制G105鋼和N80鋼的腐蝕效率在87.7%以上。

油套管鋼;聚胺完井液;CO2;腐蝕;緩蝕

聚胺完井液是以聚胺抑制劑PF-HAB為主要成分所研制的呈弱堿性的完井液。具有很好的黏土膨脹抑制性和降低油水界面張力能力,具有防膨能力強(qiáng)、高價(jià)離子螯合能力強(qiáng)、油水界面張力低、防腐蝕性能與儲(chǔ)層保護(hù)性能好等優(yōu)點(diǎn),能適用于酸敏性地層、疏松砂巖儲(chǔ)層和低孔低滲儲(chǔ)層的完井作業(yè)。但在油田完井作業(yè)中,隨地層深入、鉆遇含CO2的酸性儲(chǔ)層幾率增加,在水介質(zhì)中CO2能引起鋼鐵材料的嚴(yán)重的全面腐蝕和局部腐蝕,往往能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)后果[1-3]。室內(nèi)開展的G105、N80碳鋼、L80不銹鋼在飽和CO2的聚胺完井液中不同溫度的腐蝕試驗(yàn),可為油田在完井作業(yè)中根據(jù)實(shí)際情況選取相應(yīng)的材料及防腐措施提供參考[4-12]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 腐蝕介質(zhì)

聚胺完井液配方:淡水+1.0%PF-HAB+5%NaCl(加重)+1.0%緩蝕劑(配方中的百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量體積百分濃度)。

1.2 試驗(yàn)方法

參照我國(guó)石油與天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5273-2000,采用靜態(tài)掛片失重法測(cè)定G105鋼、N80鋼、L80鋼在飽和CO2的聚胺完井液中的腐蝕速率,對(duì)緩蝕劑CA101和JHS進(jìn)行評(píng)價(jià)。將處理后的碳鋼掛片浸入不同腐蝕溶液中,恒溫反應(yīng)24h,測(cè)定掛片的腐蝕率,試驗(yàn)溫度為50～130℃。

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

腐蝕速率的計(jì)算公式如下:

式中,v為腐蝕速率,mm/a;m1、m2為腐蝕前后的鋼片重量,g;S為試樣的暴露面積,cm2;t為試驗(yàn)時(shí)間,h;ρ為試樣的相對(duì)密度,7.85g/cm3。

腐蝕效率計(jì)算公式如下:

式中,f為腐蝕效率,%;v0為未加緩蝕劑時(shí)的腐蝕速率,mm/a;v1為加緩蝕劑時(shí)的腐蝕速率, mm/a。

2 結(jié)果與討論

2.1 G105鋼在飽和CO2的聚胺完井液中的緩蝕研究

試驗(yàn)結(jié)果表明(見圖1),在溫度低于90℃時(shí),G105鋼在聚胺完井液體系中的腐蝕呈先增大后減小的趨勢(shì),但幅度較小。此時(shí),CO2腐蝕成膜較困難,暫時(shí)形成的FeCO3腐蝕產(chǎn)物膜也會(huì)逐漸溶解或脫落。因此,鋼片表面或沒有FeCO3膜或有疏松且附著力低的FeCO3膜,鋼片表面光滑,呈均勻腐蝕。當(dāng)溫度高于110℃時(shí),鋼片的腐蝕速率迅速增加。在加入緩蝕劑JHS后,腐蝕速率迅速降低,鋼片的腐蝕表面形成一層致密的FeCO3保護(hù)膜。在加入緩蝕劑CA101后,腐蝕速率也有明顯降低,但緩蝕劑JHS的緩蝕效果優(yōu)于緩蝕劑CA101。說明緩蝕劑JHS對(duì)該類腐蝕有良好的抑制作用,能將腐蝕控制在較低水平。

2.2 N80鋼在飽和CO2的聚胺完井液中的緩蝕研究

試驗(yàn)結(jié)果表明(見圖2),N80鋼在聚胺完井液體系中的腐蝕規(guī)律與G105鋼類似。說明緩蝕劑JHS對(duì)該類腐蝕也有良好的抑制作用,也能將腐蝕控制在較低水平。

圖1 緩蝕劑對(duì)G105鋼在聚胺完井液體系中緩蝕效果

圖2 緩蝕劑對(duì)N80鋼在聚胺完井液體系中緩蝕效果

2.3 L80鋼在飽和CO2的聚胺完井液中的緩蝕研究

未加緩蝕劑時(shí),在110℃附近時(shí)腐蝕速率有一個(gè)極大值,且腐蝕速率均在0.02mm/a以下;加入緩蝕劑后,L80鋼的腐蝕速率降的更低,且腐蝕速率隨溫度的影響并不大,均在0.005mm/a左右,說明該材料具有良好的抗腐蝕性能,如圖3所示。

從圖4中可以看出,L80鋼在聚胺完井液中幾乎不發(fā)生腐蝕,說明該材料具有良好的抗腐蝕性能。在溫度低于90℃,G105、N80鋼腐蝕速率變化不大,當(dāng)溫度在110℃以上時(shí),當(dāng)溫度高于110℃時(shí),鋼片的腐蝕速率迅速增加。這3種鋼片在聚胺完井液體系中的腐蝕受CO2的影響與其在隱形酸完井液體系中的腐蝕規(guī)律相同。

3 結(jié)論

1)在飽和CO2的聚胺完井液中,在溫度低于90℃時(shí),G105和N80鋼在聚胺完井液體系中的腐蝕呈先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)溫度高于110℃時(shí),鋼片的腐蝕速率迅速增加。L80鋼幾乎不發(fā)生腐蝕,該材料具有良好的抗腐蝕性能。

2)加入緩蝕劑后緩蝕速率明顯降低,但緩蝕劑JHS的緩蝕效果優(yōu)于緩蝕劑CA101。

圖4 G105、N80、L80鋼在聚胺完井液體系中的腐蝕

圖3 緩蝕劑對(duì)L80鋼在聚胺完井液體系中緩蝕效果

3)緩蝕劑JHS對(duì)CO2腐蝕有良好的抑制作用,在高溫130℃時(shí),仍可控制G105鋼和N80鋼的腐蝕效率在87.7%以上。

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[編輯]辛長(zhǎng)靜

TG142

A

16731409(2014)25001903

2014-05-26

非常規(guī)油氣田湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心基金項(xiàng)目(HBUOG-2014-21)。

榮沙沙(1990),女,碩士生,現(xiàn)主要從事電化學(xué)腐蝕方面的研究工作。

艾俊哲(1975),男,博士,副教授,現(xiàn)主要從事油氣田應(yīng)用化學(xué)方面的教學(xué)與研究工作;E-mil:aajzz@163.com。