氣田緩蝕劑的應(yīng)用與效益分析

竇建芝 劉冬梅 馮思洋

1濰坊工程職業(yè)學(xué)院 2大慶油田采油六廠 3大慶油田水務(wù)公司中引水廠

氣田緩蝕劑的應(yīng)用與效益分析

竇建芝1 劉冬梅2 馮思洋3

1濰坊工程職業(yè)學(xué)院 2大慶油田采油六廠 3大慶油田水務(wù)公司中引水廠

大慶徐家圍子深層天然氣田CO2含量高，同時(shí)采出含水天然氣中含有一定量的Cl-，這將加劇采出天然氣中CO2的腐蝕作用。大慶油田在優(yōu)選出咪唑啉類單劑條件下，根據(jù)協(xié)同效應(yīng)原理，經(jīng)復(fù)配研制得到新型緩蝕劑。該緩蝕劑在模擬現(xiàn)場(chǎng)腐蝕環(huán)境條件下能夠有效成膜并起到緩蝕作用，室內(nèi)評(píng)價(jià)對(duì)20#鋼的掛片的緩蝕率為96.2%?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，采用連續(xù)加藥方式，濃度為22mg/100m3氣時(shí)，緩蝕率達(dá)88%以上，每100m3的處理費(fèi)用小于0.05元，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

氣田；CO2腐蝕；緩蝕劑；腐蝕速率

目前，油田開發(fā)深層氣已經(jīng)成為以氣補(bǔ)油長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)?？碧浇Y(jié)果表明，大慶徐家圍子深層天然氣田CO2含量高，同時(shí)采出含水天然氣中含有一定量的Cl-，這將加劇采出天然氣中CO2的腐蝕作用?？刂艭O2腐蝕的技術(shù)主要有選擇耐蝕材料、加注緩蝕劑、內(nèi)壁涂層或襯里3類。國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，上述3類方法中，加注緩蝕劑是既經(jīng)濟(jì)、可靠又十分靈活的控制腐蝕方法，在油氣田中應(yīng)用最為廣泛。為有效控制CO2腐蝕給深層天然氣開發(fā)帶來的嚴(yán)重危害，從深層氣組成和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件入手，優(yōu)選適合于深層氣田工況條件下使用的CO2緩蝕劑是十分必要的。

1 緩蝕劑的優(yōu)選

對(duì)腐蝕速率影響因素的考察結(jié)果表明：溫度、CO2濃度、Cl-濃度及介質(zhì)流速均對(duì)腐蝕速率起促進(jìn)作用。天然氣生產(chǎn)的工況條件：溫度20～55℃，CO2分壓0.2～0.75 MPa，Cl-濃度1 000～5 000mg/ L，介質(zhì)流速約2m/s。為在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)緩蝕劑配方進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，確定了腐蝕較為嚴(yán)重情況下室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件如下：溫度為60℃，分壓為1.0 MPa，NaCl濃度為1.75%，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速條件確定為2.5m/s。以上所確定的室內(nèi)評(píng)價(jià)參數(shù)條件，腐蝕程度將嚴(yán)重于現(xiàn)場(chǎng)工況，可用于室內(nèi)進(jìn)行緩蝕劑篩選，腐蝕實(shí)驗(yàn)周期確定為72 h。

在上述條件下進(jìn)行緩蝕劑的篩選。大慶油田在優(yōu)選出咪唑啉類單劑條件下，根據(jù)協(xié)同效應(yīng)原理，經(jīng)復(fù)配研制得到新型緩蝕劑。該緩蝕劑對(duì)于含鹽環(huán)境下的CO2腐蝕具有較好的針對(duì)性。

應(yīng)用所研制的新緩蝕劑，與目前國內(nèi)使用較多的CT系列和ZT系列等緩蝕劑產(chǎn)品進(jìn)行了室內(nèi)對(duì)比評(píng)價(jià)研究，結(jié)果見表1。從表1可以看出，緩蝕率達(dá)96.2%，說明針對(duì)大慶深層氣田含Cl-條件下的CO2腐蝕，其緩蝕性能優(yōu)于在用的緩蝕劑產(chǎn)品。

表1 不同藥劑在濃度200mg/L下的緩蝕效果

2 緩蝕劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

采用連續(xù)加藥方式，在17號(hào)井開展了兩種加藥濃度的試驗(yàn)。表2為不同加藥量下的緩蝕效果。加藥后掛片測(cè)得緩蝕率達(dá)88.1%以上，在線監(jiān)測(cè)緩蝕率達(dá)91.2%。

表2 17號(hào)井投加試驗(yàn)用新型緩蝕劑的緩蝕效果

對(duì)加藥前后掛片外觀進(jìn)行比較，未加藥掛片僅10天時(shí)間就出現(xiàn)了嚴(yán)重的坑蝕現(xiàn)象，加藥后掛片經(jīng)過20天取出后表面仍然光滑，緩蝕劑效果明顯。圖1為加藥前后在線腐蝕監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)曲線，圖中上部曲線為金屬損失曲線，下部為腐蝕速率曲線。可以看出，隨著緩蝕劑的注入，金屬損失不再增加，腐蝕速率從0.245 3mm/a降至0.004 6mm/a。

圖1 氣井加藥前后在線腐蝕監(jiān)測(cè)曲線對(duì)比

另外在2號(hào)井和21號(hào)井也分別開展了緩蝕劑加注試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示，緩蝕效果明顯。

表3 緩蝕劑在2號(hào)井和21號(hào)井的緩蝕效果

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

17號(hào)井試驗(yàn)期間日產(chǎn)氣量13.5×104m3左右，每100 m3氣加藥量為22 mg時(shí)，緩蝕率為88.1%。緩蝕劑成本22元/公斤，每百立方米氣的處理費(fèi)用約為0.05元。單井投加緩蝕劑成本3.22萬元/年，平均每年節(jié)約管道閥門更新維護(hù)費(fèi)用約14.45萬元。氣田需添加緩蝕劑進(jìn)行腐蝕防護(hù)的有51口井，合計(jì)可節(jié)約資金740萬元。

另外，通過緩蝕劑的加注，有效減緩了站內(nèi)管網(wǎng)、加熱、分離等設(shè)備的腐蝕，可減少大量的設(shè)備維修更新費(fèi)用，并可減少安全事故的發(fā)生概率以及維修施工對(duì)天然氣生產(chǎn)的影響。以上具體應(yīng)用情況分析表明，加注緩蝕劑具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語

（1）研制的緩蝕劑具有優(yōu)良的緩蝕性能，在模擬現(xiàn)場(chǎng)腐蝕環(huán)境條件下能夠有效成膜并起到緩蝕作用，室內(nèi)評(píng)價(jià)對(duì)20#鋼的掛片的緩蝕率為96.2%。

（2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，采用連續(xù)加藥方式，濃度為22mg/100m3氣時(shí)，緩蝕率達(dá)88%以上，每100m3的處理費(fèi)用小于0.05元，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.020