海洋油田緩蝕劑現(xiàn)場應用探究

袁宏強，徐龍波，戴俊鋒，杜冠樂，王海濤，鄭 偉

（中海油能源發(fā)展股份有限公司油田化學分公司，天津 300452）

在油氣田生產過程中，水源井伴生氣中CO2、H2S等腐蝕因素的存在，對油氣井設備，如油管、套管、輸氣管線產生很大的腐蝕，對整個油氣田的正常生產造成嚴重的影響[1]。添加緩蝕劑是解決油氣田腐蝕問題最經濟、有效的方法[2，3]。為緩解海洋油田腐蝕問題，中海油能源發(fā)展工程技術油田化學分公司根據現(xiàn)場需要，研制了一系列緩蝕劑[4，5]，為解決海洋油氣管道的腐蝕和防護做了大量工作，現(xiàn)場應用效果顯著。

渤海某油田投產以來，在原油生產方面取得了一系列成就，但油田海管出現(xiàn)了一定程度的腐蝕，已開始影響油田的生產，現(xiàn)場在用緩蝕劑的應用壓力越來越大。為了解決現(xiàn)場腐蝕問題，通過室內評價，篩選出了效果較好的緩蝕劑BHH-29，并采用線性極化電阻法（LPR），驗證緩蝕劑BHH-29 的現(xiàn)場使用效果。

1 現(xiàn)場實驗

1.1 現(xiàn)場油水值

緩蝕劑BHH-29 實驗期間，油田現(xiàn)場工況基本保持平穩(wěn)，油田產油產水情況（見圖1）。

由圖1 可知，實驗期間油田產油產液無較大波動，產油產水基本穩(wěn)定。

1.2 注水工況

現(xiàn)場實驗期間，注水水質及工況（見表1）（流速為LPR 儀器出口流速）。

表1 試驗期間注水工況

1.3 試驗儀器及工作原理

現(xiàn)場腐蝕速率監(jiān)測采用ROHRACK COSASCO 公司生產的Mate Ⅱ腐蝕速率測定儀，參考標準為《ASTM G59-97》[6]。它由：不銹鋼瓶、進出口管線、LPR（線性極化電阻）探針、標準LPR 探頭等組成，腐蝕速率測定流程示意圖（見圖2）。

圖2 LPR 腐蝕速率測定流程圖

儀器讀數(shù)采用美標，美標與國標的換算關系為1 mpy=0.025 4 mm·a-1。根據我國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5329-1994[7]，注水水質的均勻腐蝕平均腐蝕速率應小于0.076 mm·a-1，按照美標即小于3 mpy。

2 實驗現(xiàn)象與討論

實驗開始前，打磨電極、拋光，連接好實驗裝置，調整并保持儀器出口管線穩(wěn)定。實驗開始時，儀器平衡12 h，用LPR 測試注水緩沖罐水相出口的腐蝕速率，作為實驗前的空白值。切換為試驗藥劑BHH-29，穩(wěn)定2 h后，每2 h 讀取一組腐蝕速率數(shù)值和不平衡系數(shù)數(shù)值。

2.1 相同加注濃度實驗

實驗探究了10 mg/L 加注濃度下，在用緩蝕劑BHH-01B 與實驗緩蝕劑BHH-29 的腐蝕速率。其中第2 h～12 h 為LPR 儀器穩(wěn)定時間，14 h～24 h 為在用緩蝕劑BHH-01B 腐蝕速率，第26 h 切換為實驗緩蝕劑，28 h～36 h 為實驗緩蝕劑BHH-29 的腐蝕速率。實驗效果曲線（見圖3）。

圖3 相同加量下實驗緩蝕劑、在用緩蝕劑效果對比圖

由圖3 可知，在10 mg/L 加注條件下，實驗緩蝕劑時腐蝕速率均值為0.045 72 mm/a（1.8 mpy），效果優(yōu)于在用緩蝕劑BHH-01B 的0.063 5 mm/a（2.5 mpy），緩蝕劑BHH-29 腐蝕速率均值降低30 %。

2.2 濃度梯度實驗

測試了實驗緩蝕劑BHH-29 在不同加注濃度條件時的腐蝕速率，實驗結果（見圖4）。

圖4 不同加注濃度下腐蝕速率

由圖4 可知，隨著加注濃度的增加，腐蝕速率下降較為明顯。當加注濃度增加到20 mg/L 時，實驗藥劑BHH-29 的腐蝕速率均值降低為0.027 94 mm/a（1.1 mpy），實驗緩蝕劑BHH-29 加注量為5 mg/L 時與在用緩蝕劑相當（在用加注10 mg/L）。

2.3 點蝕傾向實驗

不平衡系數(shù)（單位mpy）代表了系統(tǒng)的點蝕傾向。不平衡系數(shù)越接近均勻腐蝕速率，說明體系發(fā)生點蝕的幾率越小。探索了實驗藥劑BHH-29 和在用BHH-01B 相同濃度條件下的不平衡系數(shù)（見圖5），據此可以看出不同藥劑相同濃度下的點蝕傾向。

由圖5 可知，在10 mg/L 加注條件下，加注BHH-29 時，腐蝕速率和不平衡系數(shù)均較低，且不平衡系數(shù)與腐蝕速率曲線基本吻合，說明加注BHH-29 時，管線發(fā)生點蝕的傾向較??；加注BHH-01B 時，腐蝕速率和不平衡系數(shù)相對較高，且不平衡系數(shù)與腐蝕速率曲線差值較大，說明加注BHH-01B 時，管線發(fā)生點蝕的傾向相對較大。由此可以判斷，在相同加注濃度下，BHH-29 的緩蝕效果優(yōu)于在用緩蝕劑BHH-01B，且其不平衡系數(shù)接近于均勻腐蝕速率，說明腐蝕為均勻腐蝕，發(fā)生點蝕的幾率很小。

圖5 10 mg/L 加注濃度下腐蝕速率

3 實驗結論

（1）根據LPR 測試實驗結果，在10 mg/L 加注濃度條件下，在用緩蝕劑BHH-01B 和實驗緩蝕劑BHH-29均滿足現(xiàn)場防腐要求（年腐蝕速率低于0.076 mm/a，即低于3 mpy）；但實驗緩蝕劑BHH-29 具有更好的緩蝕效果和更低的點蝕傾向。

（2）隨著緩蝕劑BHH-29 加注濃度的升高，實驗腐蝕速率有一定程度的下降，實驗緩蝕劑BHH-29 在5 mg/L 瞬時腐蝕速率與在用緩蝕劑BHH-01B 相當，現(xiàn)場應用可顯著降低藥劑成本。

［1］ 李春福，王斌，張穎，等.油氣田開發(fā)中CO2腐蝕研究進展［J］.西南石油學院學報，2004，26（2）：42-45.

［2］ 舒作靜，劉志德，谷壇.氣液兩相緩蝕劑在油氣田開發(fā)中的應用［J］.石油與天然氣化工，2001，30（4）：200-201.

［3］ 朱苓.緩蝕劑緩蝕作用的研究方法［J］.腐蝕與防護，1999，20（7）：300-302.

［4］ ZHAO Jingmao，LIU Hexia，XIAO Chao，LU Yuan. Studies on the Inhibition Mechanism of Imidazoline Derivate in Simulated Water from Deep Gaswell Containing CO2［J］.Elecetrochemistry，2008，14（1）：18-23.

［5］ 史克勇，陸原，張穎，等.海上油田緩蝕劑實驗研究和現(xiàn)場應用［J］.腐蝕研究，2013，27（2）：54-56+66.

［6］ ASTM G59-97. Standard Practice for Conducting Potentiodynamic Polarization Resistance Measurements［S］.ASTM.

［7］ 中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5329-1994，碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法［S］.中國石油天然氣總公司.