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      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

      2014-06-27 05:48:31榮沙沙
      關(guān)鍵詞:井液鋼片緩蝕劑

      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。

      [1]王健,鄧義成,苗海龍,等.聚胺完井液的研制與應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣,2012,24(5):46-49.

      [2]萬里平,孟英峰,盧清蘭,等.塔里木油田有機(jī)鹽完井液腐蝕研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,31(1):133-136.

      [3]李春福.油氣田開發(fā)過程中的CO2腐蝕機(jī)理及防護(hù)技術(shù)研究[D].成都:西南石油學(xué)院,2005.

      [4]艾俊哲,梅平,邱小慶,等.油氣水共存的非均相介質(zhì)中N80鋼二氧化碳/硫化氫腐蝕行為研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2009,31(4):157-160.

      [5]梅平,艾俊哲,陳武,等.抑制碳鋼二氧化碳腐蝕的緩蝕劑及其緩蝕機(jī)理研究[J].石油學(xué)報(bào),2004,25(5):104-107.

      [6]鄧義成,榮沙沙,鄭金山.季銨鹽類緩蝕劑YGC-03在飽和鹽水及鹽膏層鉆井液中的緩蝕性能評(píng)價(jià)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2013,35(10):105-107.

      [7]趙國(guó)仙,陳長(zhǎng)風(fēng),路民旭,等.CO2腐蝕產(chǎn)物膜及膜中交接通道的形成閉[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),2002,22(6):363.

      [8]艾俊哲,邱小慶,梅平,等.隱形酸完井液體系緩蝕劑評(píng)價(jià)研究[J].化學(xué)與生物工程,2009,26(6):76-78.

      [9]侯贊,周慶軍,王起江,等.13Cr系列不銹鋼在模擬井下介質(zhì)中的CO2腐蝕研究[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),2012,32(4):301-305.

      [10]朱世東,尹志福,白真權(quán),等.溫度對(duì)P110鋼腐蝕行為的影響[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),2009,29(6):493-498.

      [11]艾俊哲,梅平,郭興蓬,等.NaCl水溶液中緩蝕劑控制電偶腐蝕的研究[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),2008,28(2):90-94.

      [12]艾俊哲,殷蕾,梅平.文昌油田堿性完井液腐蝕與緩蝕技術(shù)研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2011,33(11): 150-153.

      [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。

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