LH油田酸化用緩蝕劑優(yōu)選

楊 雪，曾 勇

(1.荊州學(xué)院(原長(zhǎng)江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院)，湖北 荊州 434023 ; 2.川慶鉆探長(zhǎng)慶固井公司，陜西 西安 710000)

0 前言

隨著油氣田勘探開發(fā)程度的不斷加深，井下環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)開發(fā)過(guò)程中各種施工措施不可避免地對(duì)儲(chǔ)層造成污染，導(dǎo)致開采效率越來(lái)越低[1-2]。酸化作為油田增能解堵的一種常用手段，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛使用[3]。酸化是對(duì)油氣藏的大型進(jìn)攻性改造，由井筒向地面注入特定酸液，依靠酸液清除孔隙中的堵塞物、恢復(fù)地層滲透率達(dá)到增產(chǎn)的目的[4-6]。

LH油田主力層位采出程度低，分析原因?yàn)榈貙佑筒氐貙铀蜑镃aCl2型，礫石充填井完井液造成儲(chǔ)層污染，深層系部分儲(chǔ)層污染尤其嚴(yán)重，開展酸化技術(shù)研究，盡可能恢復(fù)滲透率。但是酸化酸液的注入必然導(dǎo)致對(duì)管柱以及井下工具造成腐蝕，因此在酸化過(guò)程中必須添加緩蝕劑以減輕腐蝕情況[7-11]。

目前國(guó)內(nèi)外緩蝕劑種類繁多，主體可以分為咪唑啉類緩蝕劑、曼尼希堿類緩蝕劑、席夫堿類緩蝕劑、季銨鹽類緩蝕劑、無(wú)機(jī)緩蝕劑以及近年綠色緩蝕劑研究熱點(diǎn)的氨基酸類緩蝕劑[12-18]。

LH油田酸化酸液主體為12%HCl+15%改性硅酸，為了尋求一種滿足LH油田酸化的緩蝕劑，調(diào)研了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)緩蝕劑的應(yīng)用情況，最終選定了4種類型的緩蝕劑，分別為季銨鹽類緩蝕劑FSH、曼尼希堿類緩蝕劑FRC、席夫堿類緩蝕劑YC-1#以及咪唑啉類緩蝕劑YC-2#，并通過(guò)靜態(tài)失重腐蝕實(shí)驗(yàn)對(duì)市售的4種類型緩蝕劑進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)及篩選，并對(duì)篩選出的緩蝕劑進(jìn)行了加量?jī)?yōu)化。

1 緩蝕劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

1.1 主要儀器及藥品

實(shí)驗(yàn)所用藥品：鹽酸，36%～38%，工業(yè)級(jí)，武漢辛昌化工有限公司；改性硅酸，工業(yè)級(jí)，武漢辛昌化工有限公司；丙酮，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；石油醚，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；無(wú)水乙醇，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；氫氧化鈉，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；緩蝕劑YC-1#、緩蝕劑YC-2#，工業(yè)級(jí)，深圳市銀億化工有限公司；緩蝕劑FRC，工業(yè)級(jí)，濟(jì)南德誠(chéng)化工有限公司；緩蝕劑FSH，工業(yè)級(jí)，濟(jì)寧遠(yuǎn)聯(lián)化工技術(shù)有限公司。

主要實(shí)驗(yàn)儀器：電子天平，AR224CN，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；游標(biāo)卡尺，SLO1-22，上海精密科學(xué)儀器有限公司；磁力攪拌器，JJ-1，上海精密科學(xué)儀器有限公司；恒溫水浴鍋，HHSI，永光明醫(yī)療儀器有限公司；恒溫干燥箱，101-AB，永光明醫(yī)療儀器有限公司；燒杯，500 mL，四川蜀玻(集團(tuán))有限責(zé)任公司；腐蝕掛片，N80，山東晟鑫科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)掛片失重腐蝕評(píng)價(jià)法，以LH油田酸化酸液體系為腐蝕介質(zhì)，主體酸液成分為12%HCl+15%改性硅酸，實(shí)驗(yàn)溫度60～90 ℃，實(shí)驗(yàn)周期48 h。標(biāo)準(zhǔn)腐蝕掛片處理方法參考《SY/T 5273-2014油田采出水處理用緩蝕劑性能指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法》，腐蝕速率v和緩蝕率計(jì)算公式如下所示：

(1)

(2)

式中：vi，試片腐蝕速率，g/(m2·h)；Δt，反應(yīng)時(shí)間，h；Δmi，試片腐蝕失量，g；AI，試片表面積，mm2；v0，無(wú)緩蝕劑條件下試片平均腐蝕率；η為緩蝕劑的腐蝕緩蝕率。

2 結(jié)果與討論

2.1 緩蝕劑性能評(píng)價(jià)

通過(guò)靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)，對(duì)市售4種緩蝕劑FSH、YC-1#、YC-2#和FRC進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)溫度60 ℃，實(shí)驗(yàn)中，緩蝕劑加量為0.5%，每種緩蝕劑進(jìn)行3組動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)，腐蝕速率取平均腐蝕速率，結(jié)果如表1所示。酸液腐蝕前后N80鋼片示意圖見圖1。

表1 4種緩蝕劑性能評(píng)價(jià)表

從圖1中可以看出，在添加不同緩蝕劑的酸液中，N80掛片均呈現(xiàn)出均勻腐蝕現(xiàn)象。從表1中可以看出，4種緩蝕劑條件下的腐蝕速率分別為2.635、12.651、17.385、3.642 g/(m2·h)，表明緩蝕劑FSH和緩蝕劑FRC應(yīng)用效果較好，初步選擇緩蝕劑FSH和緩蝕劑FRC作為L(zhǎng)H油田的酸化緩蝕劑。

a.酸液反應(yīng)前 b.酸液反應(yīng)后

2.2 溫度對(duì)緩蝕劑的影響

在酸液泵注過(guò)程中，酸液會(huì)在不同溫度條件下對(duì)井筒進(jìn)行腐蝕，考慮LH油田井底溫度為90 ℃，因此對(duì)緩蝕劑FSH和緩蝕劑FRC進(jìn)行60～90 ℃溫度條件下的緩蝕性能評(píng)價(jià)，結(jié)果見表2、圖2。

表2 溫度對(duì)緩蝕劑的影響

圖2 溫度對(duì)緩蝕劑的影響

從圖2中可以看出，緩蝕劑FSH以及緩蝕劑FRC的腐蝕速率均隨溫度的增加而增加，緩蝕率隨溫度的增加而降低，這是因?yàn)榫徫g劑的作用機(jī)理為緩蝕劑吸附于掛片上，形成吸附膜，提高了H+放電或金屬離子化的活化能[19]。當(dāng)溫度升高后，活化能增加，H+放電或金屬離子化程度加大，導(dǎo)致腐蝕速率增大，緩蝕率降低。當(dāng)溫度為90 ℃時(shí)，緩蝕劑FSH的腐蝕速率為14.166 g/(m2·h)，遠(yuǎn)低于緩蝕劑FRC的30.567g/(m2·h)，表明緩蝕劑FSH的耐熱性能要強(qiáng)于緩蝕劑FRC，因此選擇緩蝕劑FSH作為L(zhǎng)H油田酸化酸液緩蝕劑。

2.3 緩蝕劑FSH濃度優(yōu)選

為了得到緩蝕劑FSH的最優(yōu)濃度，以井底腐蝕條件為基準(zhǔn)，開展了緩蝕劑濃度優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度為90 ℃，緩蝕劑濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3、圖3。

表3 緩蝕劑加量對(duì)緩蝕率的影響

圖3 緩蝕劑加量對(duì)緩蝕率的影響

從表3和圖3可知，在90 ℃條件下，隨著緩蝕劑的濃度增加，緩蝕劑FSH濃度為0.5%時(shí)，腐蝕速率由14.166 g/(m2·h)降至1.725 g/(m2·h)，緩蝕率由86.96%增加為98.41%，但其降低或增加的幅度隨緩蝕劑濃度的增加而降低，結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本，優(yōu)選緩蝕劑使用濃度為1.5%～2.0%。

3 結(jié)論

①通過(guò)靜態(tài)失重腐蝕實(shí)驗(yàn)對(duì)4種類型的市售緩蝕劑在60 ℃條件下對(duì)于M油田酸化酸液的緩蝕效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，濃度為0.5%的4種緩蝕劑酸液體系的平均腐蝕速率分別為2.653、12.651、17.385、3.642 g/(m2·h)，表明季銨鹽類緩蝕劑FSH和曼尼希堿類緩蝕劑FRC對(duì)于LH油田酸化酸液的緩蝕效果較好，初步選擇緩蝕劑FSH和緩蝕劑FRC作為L(zhǎng)H油田酸化緩蝕劑。②通過(guò)不同溫度條件下的靜態(tài)失重腐蝕實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)了不同溫度條件下的季銨鹽類緩蝕劑FSH和曼尼希堿類緩蝕劑FRC對(duì)于LH油田酸化酸液的緩蝕效果。結(jié)果表明，在溫度90 ℃，緩蝕劑濃度為0.5%的條件下，緩蝕劑FSH和緩蝕劑FRC的緩蝕率分別為86.96%和 71.864%，選擇緩蝕劑FSH作為L(zhǎng)H油田酸化緩蝕劑。③研究了緩蝕劑FSH在不同加量條件下的緩蝕效果，優(yōu)選了緩蝕劑濃度，結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本推薦最佳緩蝕劑的使用濃度為1.5%～2.0%。