CORR11546A型緩蝕劑在YB氣田項目的應用

李永梅

（1.西安石油大學 石油工程學院，陜西 西安 710065；2.斯倫貝謝長和油田工程有限公司，陜西 西安 710000）

天然氣作為清潔能源，國內市場需求潛力巨大。YB氣田項目實施后，可確保化工項目正常生產用氣需要，盡快將YC地區豐富的天然氣資源優勢轉化為經濟優勢。YB項目天然氣主要組分以甲烷為主，非烴組分中以氮氣和二氧化碳為主，基本不含硫化氫，產水氣井占總產氣井的61.4%，水氣比超過1m3／萬m3的天然氣井占16.0%。YB氣田點多面廣，腐蝕環境比較復雜，腐蝕過程的發生涉及材質、介質、雜質、pH及含氧量、CO2、環境溫度與壓力、產出水含量及其性質、介質流速、流態、結垢等多種因素。因腐蝕是在多種因素相互交叉影響、共同作用下發生，從而導致腐蝕實際情況非常復雜。調研結合實際情況，分析CORR11546A在YB氣田實際應用，對CORR11546A在酸性氣田中應用具有一定指導意義。

1 工況簡介

本氣田在各井場采氣匯管及氣體外輸前集氣管線各集氣站出口加注緩蝕劑。為了解和掌握管線內腐蝕的狀況，在各采氣管線進集氣站處，匯管之前以及集氣管線出站處安裝內腐蝕檢測裝置，加注工藝流程如圖1。

2 腐蝕分析

2.1 氣田組分分析

YB氣田分布較廣，氣體中CO2的摩爾分數在4%～6%，并有少量的O2，屬于典型的CO2腐蝕條件。液相主要為生產水，幾乎不含凝析油，生產水礦化度較高，氯離子含量較高。天然氣井口原料氣主要組分及生產水質分析結果如表1、表2所示：

表1 原料氣組成一覽表

表2 生產水質主組分分析結果表

CO2溶于水后會形成氫離子H+，從而降低溶液pH值，加快腐蝕。同時，CO2一些腐蝕產物（如FeCO3）、垢（CaCO3）等也會引起較嚴重的局部腐蝕。生產水礦化度較高，相應的電導率也較高，水的導電性較強，從而增加了電化學的反應速率，從而導致腐蝕速率加快。生產水中氯離子含量較高，由于氯離子半徑較小，擴散難以受到阻礙，當氯離子運動到金屬表面時會吸附在金屬表面，其本身有較高的活性，會與金屬表面的鈍化膜反應，從而破壞鈍化膜。當鈍化膜被破壞之后，金屬局部就會形成一個原電池，進而造成點蝕。同時，應力腐蝕裂紋的產生與氯離子關系密切，一般金屬在含有氧的氯離子腐蝕介質中才容易發生應力腐蝕。結合該項目，由于天然氣采氣管線和集氣管線在地勢崎嶇的丘陵地帶布設，避免不了受力形變，再加上氯離子的作用，很容易產生應力腐蝕破壞。

2.2 溫度和壓力分析

從生產井口到集輸管線，再到下游，整個系統溫度在8～30℃，系統壓力在1～4.3MPa，該系統溫度不屬于極端溫度范圍，不屬于高壓范圍，因此無需特殊關注。

2.3 氣相、液相流速分析

依據各井場的產氣量、產液量、采氣管線的直徑等參數計算。各井場到集氣站的采氣管線內流體的流態為均為層流。氣相流速小于4m／s，液相流速小于0.01m／s，管線剪切應力小于 1.0Pa。針對介質的流速分析，得到如下結論：1）層流的流態表明管線內液相在管線底部流動，氣相在管線上部流動。2）如果氣井出砂，固體顆粒的流動速度會很慢，直徑大于50μm的顆粒很難被流體攜帶沿采氣管線內部移動，系統內無法流動的固體顆粒使得生產水在金屬表面的流動和電解質的擴散受到限制，沉積物以下pH值發生變化，形成阻塞電池腐 蝕，進而引起垢下腐蝕。3）液相流速慢，為微生物的生長繁殖提供了良好的環境，易于微生物膜的附著。

3 試驗部分

3.1 CORR11546A緩蝕劑性能

CORR11546A緩蝕劑的性能見表3

表3 CORR11546A性能表

3.2 實驗室試驗

3.2.1 LPR鼓泡實驗

基于水質分析結果，實驗室用0.32%的氯化鈉溶液加30mg／L的冰醋酸GAA代替。LPR鼓泡實驗首先將模擬水樣飽和二氧化碳4 h，之后將試片放入水樣中進行2 h的預腐蝕。之后加入緩蝕劑，并繼續監測腐蝕速率16 h。實驗參數見表4，結果見圖2。

表4 鼓泡實驗參數

圖2 鼓泡實驗結果

由圖2看出，緩蝕劑 CORR11546A在100mg／kg下能夠達到很好的緩蝕效果，腐蝕率由原來的2.64mm／a降到 0.030mm／a。腐蝕防護率達到98.86%。

3.2.2 動態高溫高壓反應釜實驗

按照YB項目現場實際狀況，井口加注采用批處理加注方式，因此實驗模擬批處理加注高壓反應釜實驗。首先試片經過600目沙礫紙打磨，清潔并稱重。之后將試片浸泡在緩蝕劑CORR11546A的溶液中5 min，然后取出試片，自然風干后移入聚四氟乙烯的夾持器中，固定在反應釜內的桿狀物上。之后反應釜內加入2 L的未飽和二氧化碳的模擬水樣。之后向反應釜內通入二氧化碳和氮氣，并將反應釜加熱到測試溫度，之后試片開始旋轉，并持續一定時間。實驗結束后，取出試片清洗、干燥并稱重，之后計算平均腐蝕率。實驗參數見表5。

表5 動態反應釜實驗參數

實驗結果見表6。

表6 動態反應釜實驗結果

結果顯示CORR11546A在緩蝕劑溶液中預先經過成膜處理后，可以達到良好的腐蝕防護，氣相的平均腐蝕率為 0.006mm／a，液相的平均腐蝕率為0.0471mm／a，低于 0.076mm／a的要求。

3.2 現場試驗

為驗證推薦的緩蝕劑CORR11546A的起泡性能和腐蝕控制性能，最終選取在YB005（產水小）和Y365（產水大）兩條采氣管線進行實驗，最終確定腐蝕控制效果。

3.2.1 起泡試驗

起泡試驗用以評估在生產井常規注泡排劑作業條件下緩蝕劑對生產水起泡性能影響。實驗方法：在現場去水樣后，同時向兩個平行的量筒中通氣，比較空白與投加緩蝕劑后的起泡傾向。

起泡性評價分3組試驗：第一組比較空白水樣與投加 500mg／kgCORR11546A的起泡速度和消泡速度；第二組比較空白水樣與投加 1000mg／kg CORR11546A的起泡速度和消泡速度；第三組比較空白水樣與投加2000mg／kg CORR11546A的起泡速度和消泡速度。

由圖3、圖4看出，緩蝕劑CORR11546A幾乎不會增加生產水的起泡傾向，消泡時間最大達到7.96s。

圖3 生產水起泡性實驗結果

圖4 生產水消泡性實驗結果

3.2.2 緩蝕性能試驗

根據工藝流程，采取間歇批處理加注方式，選擇關鍵部位安裝內腐蝕監測裝置，通過金屬掛片損耗量確定整個試驗周期內的腐蝕速度、腐蝕類型（點蝕或其它局部腐蝕）等參數。選取YB005和Y365采氣管線進站處安裝的CC掛片進行分析，其監測位置在底部，介質為氣液兩相。結果見表7、圖5、圖6。

表7 腐蝕監測數據表

圖5 YB005掛片形貌

圖6 Y365掛片形貌

從表7可看出，添加緩蝕劑后，緩蝕速率有所降低，腐蝕防護率可達85%，該緩蝕劑可達到較好效果。

4 結論

1）CORR11546A在實驗條件下可以達到很好的腐蝕防護效果，鼓泡實驗、高壓反應釜實驗測得的腐蝕率都低于0.076mm／a。

2）現場兩條采氣管線腐蝕掛片試驗表明：CORR11546A起泡性不嚴重，消泡時間較快，在YB氣田天然氣管線緩蝕效果較好，點蝕得到有效控制，腐蝕速率也降低，腐蝕防護率較高，可達85%。

3）無論從實驗室實驗還是現場試驗，相比于含水量大的管道中，掛片有相對較高的腐蝕速率，這也說明管道中游離水的存在，對天然氣管線的腐蝕有著較高的影響，如果天然氣管道中不存水或水量非常小，腐蝕速率應比較低。

4）根據工藝流程，設計加藥方案，監測分析腐蝕情況賀緩蝕效果，可防止改善CO2長期腐蝕，使管道內腐蝕控制得到有效控制。