CN105041269B - 抑制采油井筒内壁腐蚀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，包括：向井筒内壁注入固含量为10‑50％、温度为30‑90℃的硅锆复合液，在井筒内壁上形成沉淀膜；向沉淀膜注入浓度为500‑5000mg/L的复合缓蚀剂，在沉淀膜的基础上形成动态的吸附膜。利用上述本发明提供的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，能够有效抑制采油井筒内壁的腐蚀，持续时间长。
Description
技术领域
本发明属于腐蚀控制技术领域，更为具体地，涉及一种抑制采油井筒内壁腐蚀的方法。
背景技术
在开发油田的过程中，油井腐蚀一直是油田开采面临的一个重大问题。随着油田开采的持续进行，井下油层压力减小，油井产量降低，就会通过向地下油层注水、注气来增压驱油增产，但在气水混注后，油井中的氧气、高矿化度盐水会腐蚀井筒和设备，导致设备中最主要的机抽管柱发生故障，如果油管遭到严重腐蚀，则会影响油田的开发。因此，如何防治井筒及设备的腐蚀成为油田防治腐蚀方面急需解决的问题。
对于现有技术，油田在防治氧气、高矿化度盐水对井筒及设备腐蚀方面，主要采用更换机抽管柱和加注缓蚀剂这两种方法解决腐蚀问题，由于更换机抽管柱成本太高，因此，加注缓蚀剂方法成为防治腐蚀的主要方式。目前常用的油井缓蚀剂包括有机胺、酰胺、咪唑啉、松香胺、杂环化合物和有机硫类，咪唑啉在缓蚀剂中的比重最大。咪唑啉分子结构中含有氮五元杂环，可以在金属表面形成单分子吸附膜，从而达到减缓腐蚀的目的。例如：公开号为CN101699268中国专利，公开了一种以羧酸盐型咪唑啉磷酸酯和松香基咪唑啉化合物；公告号为CN102321463A的中国专利，公开了一种含硫双咪唑啉季铵盐；公告号为CN102162101A的中国专利，公开了一种双环咪唑啉季铵盐。但上述三个专利中公开的缓蚀剂的缓蚀效果维持时间短，须不断地加注缓蚀剂，无形中增加了防治腐蚀的成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，以解决现有的缓蚀剂缓蚀效果维持时间短的问题。
本发明提供的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，包括：
向井筒内壁注入固含量为10-50％、温度为30-90℃的硅锆复合液，在井筒内壁上形成沉淀膜；
向沉淀膜注入浓度为500-5000mg/L的复合缓蚀剂，在沉淀膜的基础上形成动态的吸附膜。
此外，优选的方案是，硅锆复合液的制作过程包括：步骤1：在温度为20-80℃的醋酸中水解硅氧烷1-6小时，冷却陈化得到硅烷液；步骤2：在硅烷液中加入氟锆酸铵、钼酸钠、硼酸、柠檬酸、二乙醇胺，将复配好的硅烷液的pH值调至5-6，获得硅锆复合液。
另外，优选的方案是，在上述步骤1中，醋酸的水解温度为40-70℃，硅氧烷的水解时间为2小时，冷却陈化时间为24小时，其中，硅氧烷为乙烯基硅氧烷或环氧基硅氧烷；在上述步骤2中，将氟锆酸铵、钼酸钠、硼酸、柠檬酸和二乙醇胺依次加入硅烷液中。
再者，优选的方案是，硅氧烷在醋酸中的水解温度为60℃。
此外，优选的方案是，复合缓蚀剂由烷基烯酸、多乙烯多胺，硫基化合物、甲醛、磷酸、亚磷酸和二乙醇胺制备而成；其中，烷基烯酸为十八烯酸，多乙烯多胺为四乙烯五胺或二乙烯三胺，硫基化合物为硫脲或巯基丙酸。
另外，优选的方案是，在制备复合缓蚀剂的过程中，复合缓蚀剂包括缓蚀剂一和缓蚀剂二；其中，将十八烯酸、二乙烯三胺和巯基丙酸复配成缓蚀剂一；将十八烯酸、四乙烯五胺、硫脲、甲醛、亚磷酸、二乙醇胺、磷酸复配成缓蚀剂二；将缓蚀剂一和缓蚀剂二复配获得复合缓蚀剂；其中，
缓蚀剂一的制作过程包括：
在反应釜内加入3公斤十八烯酸，开启搅拌并将反应釜升温至70℃，向反应釜内加入0.5公斤二乙烯三胺，再向反应釜内通氮气，同时将反应釜升温至120℃恒温反应1小时，然后将反应釜升至180℃恒温反应2小时，再将反应釜升温至230℃恒温反应4小时，然后将反应釜降温至100℃以下，向反应釜内加入0.5公斤巯基丙酸，最后将反应釜升温至130℃恒温反应4小时，获得缓蚀剂一；
缓蚀剂二的制作过程包括如下步骤：
S1：将2公斤十八烯酸、1公斤四乙烯五胺和0.3公斤硫脲加入反应釜后通氮气升温至120℃时，升温直至有水生成，然后将反应釜升温至180℃恒温反应1小时，最后将反应釜降温至30℃以下，获得中间体一。
S2：将1公斤甲醛和1公斤亚磷酸加入反应釜，并密封反应釜的加料口升温至90℃恒温反应1小时，将反应釜降温至30℃以下，获得中间体二；
S3：在反应釜内加入1公斤二乙醇胺和0.5公斤磷酸，搅拌30分钟，获得中间体三。
S4：将中间体一、中间体二和中间体三混合获得缓蚀剂二。
上述步骤S1-S3不分前后顺序。
另外，优选的方案是，缓蚀剂一和缓蚀剂二的复配比例为1:1。
此外，优选的方案是，复合缓蚀剂的浓度为1000-2000mg/L。
此外，优选的方案是，硅锆复合液的温度为40-70℃，固含量为20-40％。
再者，优选的方案是，硅锆复合液的温度为60℃，固含量为30％。
与现有的缓蚀剂相比，本发明的有益效果体现在：
1、复合缓蚀剂由两种不同类型的缓蚀剂复配而成，复合缓蚀剂中的烷基烯酸、多乙烯多胺、含硫和巯基化合物的分子结构具有多点吸附基团，抗氧能力强，缓蚀效果比现有的缓蚀剂效果更佳。
2、硅锆复合液有较好的抗腐蚀能力和力学性能，能够对油管起到保护作用。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图1示出了根据本发明实施例的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法的流程。
如图1所示，本发明提供的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，包括：
步骤S10：向井筒内壁注入固含量为10-50％、温度为30-90℃的硅锆复合液，在井筒内壁上形成沉淀膜。
硅锆复合液的温度优选为40-70℃，最优选为60℃，将复配好的硅锆复合液加热至60℃，泵送入井筒，覆膜，保温1小时，返排形成沉淀膜。
需要说明的是，复配好的硅锆复合液的固含量优选为20-40％，最优选为30％。
步骤S11：向沉淀膜注入浓度为500-5000mg/L的复合缓蚀剂，在沉淀膜的基础上形成动态的吸附膜。
复合缓蚀剂的浓度优选为1000-2000mg/L，将制备好的复合缓蚀剂加入地层水，随氮气注入井筒，注入过程中在井筒壁沉淀膜的基础上形成动态的吸附膜。
沉淀膜能够有效缓解井筒内壁的腐蚀速度，在沉淀膜的基础上形成吸附膜，能够更进一步地缓解井筒内壁的腐蚀速度。
由上述步骤可知，本发明的重点在于如何制作硅锆复合液和复合缓蚀剂，下面将以几个具体实施例说明硅锆复合液和复合缓蚀剂的制作过程。
实施例一
硅锆复合液的制作过程为：将20g环氧基硅氧烷溶于200g乙醇中，向溶液中加入200g水，将混合溶液的PH值调至4-5，然后，将混合溶液加热至20-80℃水解1-6小时，冷却至室温，陈化24小时后形成硅烷液；其中，加热温度优选为40-70℃，最优选为60℃，水解时间优选为2小时。
将10g氟锆酸铵溶于600ml水中；在氟锆酸铵液中依次加入1g钼酸钠、0.5g硼酸、0.5g柠檬酸和1g二乙醇胺。
将氟锆酸铵液加入环氧基硅氧烷液中，pH值调至5-6，搅拌1小时后制得硅锆复合液，硅锆复合液的固含量优选为20-40％，最优选为30％，硅锆复合液的使用温度优选为40-70℃，最优选为60℃。
实施例二
硅锆复合液的制作过程为：将20g乙烯基硅氧烷溶于200g乙醇中，向溶液中加入200g水，将混合溶液的PH值调至4-5，然后，将混合溶液加热至20-80℃水解1-6小时，冷却至室温，陈化24小时后形成硅烷液；其中，加热温度优选为40-70℃，最优选为60℃，水解时间优选为2小时。
将10g氟锆酸铵溶于600ml水中；在氟锆酸铵液中依次加入1g钼酸钠、0.5g硼酸、0.5g柠檬酸和1g二乙醇胺。
将氟锆酸铵液加入乙烯基硅氧烷液中，pH值调至5-6，搅拌1小时后制得硅锆复合液，硅锆复合液的固含量优选为20-40％，最优选为30％，硅锆复合液的使用温度优选为40-70℃，最优选为60℃。
实施例三
复合缓蚀剂由两种缓蚀剂复配而成(缓蚀剂一和缓蚀剂二复配比例为1:1、1：2或1：3)。
缓蚀剂一的制作过程为：
在反应釜内加入3公斤烷基烯酸，开启搅拌并将反应釜升温至70℃，缓慢向反应釜内加入0.5公斤多乙烯多胺，再向反应釜内通氮气，同时将反应釜缓慢升温至120℃恒温反应1小时，然后将反应釜缓慢升温至180℃恒温反应2小时，再将反应釜升温至230℃恒温反应4小时，然后将反应釜降温至100℃以下，缓慢向反应釜内加入0.5公斤硫基化合物，最后将反应釜升温至130℃恒温反应4小时，获得缓蚀剂一。
烷基烯酸、多乙烯多胺、含硫和巯基化合物的分子结构具有多点吸附基团，抗氧能力强，缓蚀效果比现有的缓蚀剂效果更佳。具体地，烷基烯酸优选为十八烯酸，多乙烯多胺优选为四乙烯五胺或二乙烯三胺，硫基化合物优选为硫脲或巯基丙酸。
缓蚀剂二由三种中间体混合而成，三种中间体的制作过程为：
中间体一：将2公斤十八烯酸、1公斤四乙烯五胺和0.3公斤硫脲加入反应釜后通氮气升温至120℃时，缓慢升温直至有水生成，然后将反应釜缓慢升温至180℃恒温反应1小时，最后将反应釜降温至30℃以下，获得中间体一。
中间体二：将1公斤甲醛和1公斤亚磷酸加入反应釜，并密封反应釜的加料口升温至90℃恒温反应1小时，将反应釜降温至30℃以下，获得中间体二；
中间体三：在反应釜内加入1公斤二乙醇胺和0.5公斤磷酸，搅拌30分钟，获得中间体三。
中间体一、中间体二和中间体三的混合比例为1：2：3或1：2：2。
为了验证本发明抑制井筒内壁腐蚀的效果，作出如下静态实验，将静态试验的条件设定为：井筒内壁采用P110S型号的钢片，不锈钢高压釜釜温90℃，加入氮气和压缩空气，压力为1.0MPa，氧气与氮气体积比为0.03:1，模拟地层水条件(见表1)。
表1 地层水条件
| 离子 | Cl- | SO4 2- | HCO3 - | Na+ | Ca2 + | Mg2 + | Br- | I- |
| mg/L | 133658 | 150.0 | 33.84 | 71634.37 | 11272.5 | 1161.84 | 180.0 | 10.0 |
静态试验一
将含乙烯基硅氧烷的硅锆复合液加热至60℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.070mm/a。
静态试验二
将含乙烯基硅氧烷的硅锆复合液加热至60℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，然后加入1000mg/L复配的缓蚀剂(缓蚀剂一和缓蚀剂二比例为1：1)，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.025mm/a。
静态试验三
将含乙烯基硅氧烷的硅锆复合液加热至90℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.062mm/a。
静态试验四
将含乙烯基硅氧烷的硅锆复合液加热至90℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，然后加入1000mg/L复配的缓蚀剂(缓蚀剂一和缓蚀剂二比例为1：1)，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.045mm/a。
静态试验五
将含环氧基硅氧烷的硅锆复合液加热至60℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.065mm/a。
静态试验六
将含环氧基硅氧烷的硅锆复合液加热至60℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，然后加入1000mg/L复配的缓蚀剂(缓蚀剂一和缓蚀剂二比例为1：1)，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.022mm/a。
静态试验七
将含环氧基硅氧烷的硅锆复合液加热至90℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.072mm/a。
静态试验八
将含环氧基硅氧烷的硅锆复合液加热至90℃，放入P110S型号的钢片，将钢片浸入10分钟后取出，在80℃下烘20分钟，然后加入1000mg/L复配的缓蚀剂(缓蚀剂一和缓蚀剂二比例为1：1)，钢片静态放置72小时，其腐蚀速率为0.063mm/a。
对比静态试验一与二、三与四、五与六、七与八可知，硅锆复合液在井筒内壁形成的沉淀膜抑制井筒内壁腐蚀效果明显，而在沉淀膜的基础上注入缓蚀剂形成吸附膜，更能抑制井筒内壁的腐蚀，效果更显著。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，包括：
向井筒内壁注入固含量为10-50％、温度为30-90℃的硅锆复合液，在所述井筒内壁上形成沉淀膜；
向所述沉淀膜注入浓度为500-5000mg/L的复合缓蚀剂，在所述沉淀膜的基础上形成动态的吸附膜；其中，
所述复合缓蚀剂由烷基烯酸、多乙烯多胺，硫基化合物、甲醛、磷酸、亚磷酸和二乙醇胺制备而成；其中，
所述烷基烯酸为十八烯酸，所述多乙烯多胺为四乙烯五胺或二乙烯三胺，所述硫基化合物为硫脲或巯基丙酸；以及，
在制备所述复合缓蚀剂的过程中，
将十八烯酸、二乙烯三胺和巯基丙酸复配成缓蚀剂一；
将十八烯酸、四乙烯五胺、硫脲、甲醛、亚磷酸、二乙醇胺、磷酸复配成缓蚀剂二；
将所述缓蚀剂一和缓蚀剂二复配获得所述复合缓蚀剂；其中，
所述缓蚀剂一的制作过程包括：
在反应釜内加入3公斤十八烯酸，开启搅拌并将所述反应釜升温至70℃，向所述反应釜内加入0.5公斤二乙烯三胺，再向所述反应釜内通氮气，同时将所述反应釜升温至120℃恒温反应1小时，然后将所述反应釜升至180℃恒温反应2小时，再将所述反应釜升温至230℃恒温反应4小时，然后将所述反应釜降温至100℃以下，向所述反应釜内加入0.5公斤巯基丙酸，最后将所述反应釜升温至130℃恒温反应4小时，获得所述缓蚀剂一；
所述缓蚀剂二的制作过程包括如下步骤：
S1：将2公斤十八烯酸、1公斤四乙烯五胺和0.3公斤硫脲加入反应釜后通氮气升温至120℃时，升温直至有水生成，然后将所述反应釜升温至180℃恒温反应1小时，最后将所述反应釜降温至30℃以下获得中间体一；
S2：将1公斤甲醛和1公斤亚磷酸加入反应釜，并密封所述反应釜的加料口升温至90℃恒温反应1小时，将所述反应釜降温至30℃以下，获得中间体二；
S3：在反应釜内加入1公斤二乙醇胺和0.5公斤磷酸，搅拌30分钟，获得中间体三；
S4：将中间体一、中间体二和中间体三混合获得所述缓蚀剂二；
上述步骤S1-S3不分先后顺序。
2.如权利要求1所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，所述硅锆复合液的制作过程包括：
步骤1：在温度为20-80℃的醋酸中水解硅氧烷1-6小时，冷却陈化得到硅烷液；
步骤2：在所述硅烷液中加入氟锆酸铵、钼酸钠、硼酸、柠檬酸、二乙醇胺，将复配好的硅烷液的pH值调至5-6，获得所述硅锆复合液。
3.如权利要求2所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，
在所述步骤1中，所述醋酸的水解温度为40-70℃，所述硅氧烷的水解时间为2小时，冷却陈化时间为24小时，其中，所述硅氧烷为乙烯基硅氧烷或环氧基硅氧烷；
在所述步骤2中，将所述氟锆酸铵、所述钼酸钠、所述硼酸、所述柠檬酸和所述二乙醇胺依次加入所述硅烷液中。
4.如权利要求3所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，
所述硅氧烷在醋酸中的水解温度为60℃。
5.如权利要求1所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，
所述缓蚀剂一和所述缓蚀剂二的复配比例为1:1。
6.如权利要求1所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，
所述复合缓蚀剂的浓度为1000-2000mg/L。
7.如权利要求1所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，
所述硅锆复合液的温度为40-70℃，固含量为20-40％。
8.如权利要求1所述的抑制采油井筒内壁腐蚀的方法，其中，
所述硅锆复合液的温度为60℃，固含量为30％。
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