CN105220157B - 一种保护液和保护液的配备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保护液和保护液的配备方法，该保护液包括的组分及重量配比为：98.5‑99.2份海水、0.6‑1份改性偏硼酸钠；改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；其中，碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，同时能提高整个体系吸收CO2的能力并可利用生成物形成稳定的缓冲液长效循环体系，长久防止酸性气体；偏硼酸不稳定可生成硼酸，在金属表面形成保护膜，减缓被腐蚀速度；四羟基硼酸盐离子减少沉淀生成，加强防结垢能力。本发明提供的保护液和保护液的配备方法用以解决现有技术中海上油田用的保护液，与海水不配伍，防结垢和防腐蚀能力差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及油气井钻井开采技术领域，尤其涉及一种保护液和保护液的配备方法。
背景技术
保护液技术是一种填充于套管和油管环空之间起到保护套管、防止套管腐蚀的产品。该保护液具有很好的杀菌、阻垢、防止腐蚀的作用，可应用于注气、采气、注水、采油等井的油套环空之间，保护套管内壁和油管外壁不受腐蚀。
虽然保护液技术对设备无腐蚀、对人体无伤害、对环境无污染，但是在陆地上油井使用过程中也出现过大量结垢现象，导致作业过程中出现问题，而目前关注度越来越高的海上油田还未取得突破性的进展。当前，海上油田的应用均是以海水为基础，由于海水中存在大量的钙镁等二价离子，会出现大量的结垢现象，不仅影响产品性能，而且对产品外观也带来了负面影响，因此制约了保护液技术在海上油田的应用。
具体来讲，海水比一般清水矿化度高，钙镁离子含量高，极易腐蚀井下工具，而常规的保护液只是在清水里有效果，而在海水里不仅结垢，还起不到防止海水腐蚀井下工具的作用。
也就是说，现有技术中的保护液存在在海水里防结垢和防腐蚀效果差的技术问题。
发明内容
本发明实施例通过提供一种保护液和保护液的配备方法，解决了现有技术中的保护液存在的在海水里防结垢和防腐蚀效果差的技术问题。
一方面，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种保护液，所述保护液包括的组分及所述组分的重量配比为：
98.5-99.2份海水、0.6-1份改性偏硼酸钠、杀菌剂0.2-0.5份；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后能利用生成物与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，所述缓冲液体系为循环体系，以保持稳定的碱性环境，长效防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
可选的，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对的化学反应式为：M2++2B(OH)4 -＝MB(OH)4 -；M2+为二价金属离子。
另一方面，提供了一种保护液的配备方法，包括：
按重量配比：
量取98.5-99.2份海水作为基液；
在所述基液中加入0.6-1份改性偏硼酸钠，并搅拌；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，以长效保持碱性环境，长久防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
可选的，在所述在所述基液中加入0.6-1份改性偏硼酸钠，并搅拌之后，还包括：按重量配比：加入杀菌剂0.2-0.5份，并搅拌，以防止细菌侵蚀。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请实施例提供的保护液和保护液的配备方法，以海水作为基液，用碳酸氢钠作为处理剂使偏硼酸钠改性，加强了其水解特性，以更多和更快的使偏硼酸钠水解生成偏硼酸，以提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，以长久保持碱性环境，长效防止酸性气体的腐蚀。进一步，所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，进一步减缓所述金属的被腐蚀速度。
2、本申请实施例提供的保护液和保护液的配备方法，其中，以海水作为基液，用碳酸氢钠作为处理剂使偏硼酸钠改性，加强了其水解特性，以更多和更快的使偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种保护液和保护液的配备方法，解决了现有技术中的保护液存在的在海水里防结垢和防腐蚀效果差的技术问题。提供了一种适用于海上油田的防结垢和防腐蚀效果好的保护液。
为了解决上述现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供的技术方案的总体思路如下：
一种保护液，所述保护液包括的组分及所述组分的重量配比为：
98.5-99.2份海水、0.6-1份改性偏硼酸钠、杀菌剂0.2-0.5份；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后能利用生成物与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，所述缓冲液体系为循环体系，以保持稳定的碱性环境，长效防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
通过上述内容可以看出，以海水作为基液，用碳酸氢钠作为处理剂使偏硼酸钠改性，加强了其水解特性，以更多和更快的使偏硼酸钠水解生成偏硼酸，以提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，以长效保持碱性环境，长久防止酸性气体的腐蚀。进一步，所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，进一步减缓所述金属的被腐蚀速度。且以海水作为基液，用碳酸氢钠作为处理剂使偏硼酸钠改性，加强了其水解特性，以更多和更快的使偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
在本实施例中，提供了一种保护液，所述保护液包括的组分及所述组分的重量配比为：
98.5-99.2份海水、0.6-1份改性偏硼酸钠、杀菌剂0.2-0.5份；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后能利用生成物与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，所述缓冲液体系为循环体系，以保持稳定的碱性环境，长效防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
下面详细介绍所述保护液用于海上油田防结垢和防腐蚀的原理：
具体来讲，由于海水比一般清水矿化度高，钙镁离子含量高，极易腐蚀井下工具，而常规的保护液只是在清水里有效果，而在海水里不仅结垢，还起不到防止海水腐蚀井下工具的作用。
由于海水里钙镁离子含量高，虽然偏硼酸钠可有抗二价离子的能力但未必可与高含钙镁离子的海水配伍，而且单纯偏硼酸盐是不能够起到降低海水腐蚀速率，以及长效防止酸性气体腐蚀的作用。
在本申请实施例中，通过加入处理剂碳酸氢钠使偏硼酸盐改性加强了其水解特性，使其可多生成偏硼酸。一方面，偏硼酸不稳定可生成硼酸，可起到杀菌并是一种阳极钝化剂，可在金属表面形成一种保护膜保护金属长期处于低腐蚀状态；另一方面，当偏硼酸遇酸性气体时，可利用生成物形成稳定的缓冲液体系，一种长效循环体系，使体系pH值长效稳定，长久防止酸性气体。
具体来讲，碳酸氢钠在水溶液中以电离为主会电离出氢离子，具体电离化学式为：
偏硼酸钠会碳酸氢钠电离的水溶液中加强了活性，加速了其水解，具体水解化学式为：
当遇大量酸性气体腐蚀时，偏硼酸钠可与CO2发生反应，水解的偏硼酸越多，对CO2的吸收能力越强，具体反应化学式为：2NaBO2+CO2+3H2O＝Na2CO3+2B(OH)3。
那么同时生成的碳酸钠可以与体系中的碳酸氢钠形成缓冲液体系，即 缓冲液体系。
所述缓冲液体系可长久保持体系的碱性环境，并能大幅提高吸收CO2能力，如此可形成一个长期的循环，长久保持所述体系的稳定性，不仅可以在金属表面形成一种钝化层保护工具，还可以避免由于不配伍产生的结垢现象，吸收酸性气体的同时，还可以利用生成物与改性剂形成稳定的缓冲液体系，成为一个长期的循环保护井下工具。
进一步，通过加入处理剂碳酸氢钠使偏硼酸盐改性加强了其水解特性，使其可多生成四羟基硼酸盐离子。可络合海水中的钙镁离子，提高了其抗钙镁能力，溶液中的四羟基硼酸盐离子可以生成与阳离子配合的可溶离子对，尤其像难溶于水的离子，如钙、镁离子，具体化学反应式为：
M2++2B(OH)4 -＝MB(OH)4 -；M2+为二价金属离子。
在本申请实施例中，所述改性偏硼酸钠中的偏硼酸钠的含量为98％以上。
在本申请实施例中，所述保护液还包括：0.2-0.5份杀菌剂，防止细菌侵蚀。
经验证，所述保护液和以往的保护液相比，能实现以下效果：
1、本发明的所述保护液技术性能稳定，与海水配伍性好，无沉淀生成，抗钙、镁离子浓度可达10000mg/L以上。
2、本发明的所述保护液技术不仅与钙镁离子含量高的海水配伍性好，而且将更容易发生腐蚀的海水腐蚀率降到了0.0466mm/a,远远满足指标0.076mm/a要求，解决了海水基配制环空保护液的难题。
3、本发明的所述保护液技术抗碱度消耗能力强，在遇硬水污染的情况下，pH值静止60天基本没有发生变化，解决了常规碱性保护液遇硬水时碱性消耗过快导致沉淀以及腐蚀加剧的难题。
4、本发明的所述保护液提高了抗酸性气体的能力，可吸收大量的酸性气体防止二次腐蚀的发生。
基于同一发明构思，本发明还提供了实施例一中所述保护液的配备方法，详见实施例二。
实施例二
在本实施例中提供了一种保护液的配备方法，包括：
按重量配比：
量取98.5-99.2份海水作为基液；
在所述基液中加入0.6-1份改性偏硼酸钠，并搅拌；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，以长效保持碱性环境，长久防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
在本申请实施例中，在所述在所述基液中加入0.6-1份改性偏硼酸钠，并搅拌之后，还包括：按重量配比：加入杀菌剂0.2-0.5份，并搅拌，以防止细菌侵蚀。
下面提供三个具体实例来说明所述保护液的配备方法：
1、以99.2份海水为例，常温下用量筒量取99.2份海水作为基液，先加入0.6份所述改性偏硼酸钠，搅拌5分钟，搅拌速度为3000r/min；再缓慢均匀加入杀菌剂0.2份，控制在0.5分钟内加完，搅拌10分钟搅匀即可配出所述保护液成品。
经实践，配备出的保护液技术性能稳定，与海水配伍性好，无沉淀生成，如表1所示，抗钙、镁离子浓度可达10000mg/L；如表2所示，将更容易发生腐蚀的海水腐蚀率降到了0.0466mm/a，远远满足指标0.076mm/a的要求。
表1 本发明抗钙能力评价试验
表2 本发明腐蚀性评价
2、以98.5份海水为例，常温下用量筒量取98.5份海水作为基液，先加入1份改性偏硼酸钠，搅拌5分钟，搅拌速度为3000r/min；再缓慢均匀加入杀菌剂0.5份，在0.5分钟内加完，搅拌10分钟搅匀即可配出所述保护液成品。
经实践，配备出的保护液抗碱度消耗能力强，在遇硬水污染的情况下，如表3所示，pH值静止60天基本没有发生变化，解决了常规碱性保护液遇硬水时碱性消耗过快导致沉淀以及腐蚀加剧的难题；同时提高了抗酸性气体的能力，可吸收大量的酸性气体防止二次腐蚀的发生。
表3 本发明pH值稳定性测试试验
3、以99份海水为例，常温下用量筒量取99份海水作为基液，先加入0.7份改性偏硼酸钠，搅拌10分钟，搅拌速度为3000r/min；再缓慢均匀加入杀菌剂0.3份，在1分钟内加完，搅拌15分钟搅匀即可配出所述保护液成品。
经实践，配备出的保护液技术性能稳定，与海水配伍性好，无沉淀生成，海水腐蚀率降到了0.061mm/a，满足指标0.076mm/a的要求。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、本申请实施例提供的保护液和保护液的配备方法，以海水作为基液，用碳酸氢钠作为处理剂使偏硼酸钠改性，加强了其水解特性，以更多和更快的使偏硼酸钠水解生成偏硼酸，以提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，以长效保持碱性环境，长久防止酸性气体的腐蚀。进一步，所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，进一步减缓所述金属的被腐蚀速度。
2、本申请实施例提供的保护液和保护液的配备方法，其中，以海水作为基液，用碳酸氢钠作为处理剂使偏硼酸钠改性，加强了其水解特性，以更多和更快的使偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种保护液，其特征在于，所述保护液包括的组分及所述组分的重量配比为：
98.5-99.2份海水、0.6-1份改性偏硼酸钠和杀菌剂0.2-0.5份；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后能利用生成物与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，所述缓冲液体系为循环体系，以保持稳定的碱性环境，长效防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
2.如权利要求1所述的保护液，其特征在于，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对的化学反应式为：M2++2B(OH)4 -＝M〖B(OH)4〗2；M2+为二价金属离子。
3.一种保护液的配备方法，其特征在于，包括：
按重量配比：
量取98.5-99.2份海水作为基液；
在所述基液中加入0.6-1份改性偏硼酸钠，并搅拌；所述改性偏硼酸钠包括偏硼酸钠和碳酸氢钠；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成偏硼酸的水解量，从而提高吸收CO2的能力，并在吸收CO2后与所述碳酸氢钠形成缓冲液体系，以长效保持碱性环境，长久防止酸性气体的腐蚀；所述偏硼酸不稳定可生成硼酸，所述硼酸能防止细菌侵蚀，并作为阳极钝化剂在金属表面形成保护膜，减缓所述金属的被腐蚀速度；
其中，所述碳酸氢钠能加强所述偏硼酸钠的水解特性，以提高所述偏硼酸钠水解生成四羟基硼酸盐离子的水解量，所述四羟基硼酸盐离子能与所述海水中的阳离子配合为可溶离子对，减少沉淀生成，加强防结垢能力。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述在所述基液中加入0.6-1份改性偏硼酸钠，并搅拌之后，还包括：
按重量配比：
加入杀菌剂0.2-0.5份，并搅拌，以防止细菌侵蚀。
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