CN107384355A - 含co2油气井用泡沫缓蚀剂 - Google Patents

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魏臣兴
刘全稳
刘艳艳
胡罡
马明
蔡俊男
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    • C09K8/54—Compositions for in situ inhibition of corrosion in boreholes or wells
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Abstract

本发明公开了一种可用于CO2钻井地层出水、注CO2提高油气采收率以及CO2换热（干热岩或地热开采）过程中，防控CO2对油气井管柱的腐蚀的含CO2油气井用泡沫缓蚀剂。其各组分的量为每100ml去离子水中含有酸性发泡剂1～2ml、耐酸稳泡剂0.05～0.1g、缓蚀主剂0.025～0.05g和缓蚀辅剂0.02～0.05g。其中，酸性发泡剂为脂肪烷基二甲基氧化胺与月桂酸硫酸铵、丙三醇的混合物；耐酸稳泡剂为黄原胶与十二烷基二甲基苄基氯化铵的混合物；缓蚀主剂为双咪唑啉季铵盐与异丙醇、氨乙基酸、二甘醇胺、碘化钾、乙醇的混合物；缓蚀辅剂为硫脲。该缓蚀剂适用性强，水溶性好，缓蚀率高。

Description

含CO2油气井用泡沫缓蚀剂
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探开发以及干热岩（地热）开发领域，特别是涉及注二氧化碳驱油、二氧化碳钻井、二氧化碳换热过程中防控二氧化碳腐蚀的一种泡沫缓蚀剂。
背景技术
近年，CO2在油气勘探开发中的作用越来越受关注：（1）作为提高油气采收率的一种方法，被注入地下油气储层；（2）作为一种惰性气体，成为空气钻井各种流体的重要一员；（3）置换甲烷，成为提高煤层气产量最有前景的方法措施之一。然而，上述工程作业以及地下原生CO2伴随油气采出过程中，CO2腐蚀油套管、钻具和集输管线这一难题，一直备受关注，且尚未得到有效解决。井下高温、高压、高浓度CO2腐蚀管具严重，已造成巨大经济损失（我国油气田每年因石油套管损坏造成的经济损失就达数十亿元），并成为制约CO2大规模应用的重要原因。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种泡沫缓蚀剂，防控CO2在驱油、钻井、干热岩开发过程中腐蚀油气井管具。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，每100ml去离子水中含有组分的量如下：
酸性发泡剂 1～2ml，耐酸稳泡剂 0.05～0.1g，缓蚀主剂 0.025～0.05g，缓蚀辅剂0.02～0.05g。
所述的酸性发泡剂为脂肪烷基二甲基氧化胺与月桂酸硫酸铵、丙三醇按体积比4：（1～4）：（0.5～1）混合而成的混合物，脂肪烷基二甲基氧化胺为十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺或十八烷基二甲基氧化胺，油气井中的CO2与其反应，生成泡沫。
所述的耐酸稳泡剂为黄原胶与十二烷基二甲基苄基氯化铵按质量比（1～4）：（0.5～1）混合而成的混合物，其作用是增加泡沫在油气井内的半衰期，避免高温变质，使泡沫长期稳定存在。
所述的缓蚀主剂由下述重量百分比的原料混合而成：
双咪唑啉季铵盐40～50％、异丙醇2.5～4％、氨乙基酸2～2.5％、二甘醇胺2～3％、碘化钾0.05～0.1％，余量为乙醇。该主剂为基液的主要缓蚀成分。
所述的缓蚀辅剂为硫脲，其与缓蚀主剂、酸性发泡剂、耐酸稳泡剂协同，对CO2的缓蚀率可达80%。
本发明的含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，水溶性好，缓蚀率高，可用于CO2钻井地层出水、注CO2提高油气采收率以及CO2换热过程中CO2对油气井管柱的腐蚀。该缓蚀剂协同增效作用，主要体现在两种机理：一是泡沫基液（除发泡剂外的组分）会在管具表面生成保护膜；二是泡沫外膜会隔绝CO2与管具接触，同时将CO2分割（相当于减少了CO2的量）。这两种机理，相当于增加了保护膜厚度，减少了CO2与管具的接触机会。
具体实施方式
实施例1：
将酸性发泡剂 20ml、耐酸稳泡剂 1g、缓蚀主剂 0.5g、硫脲 0.4g和去离子水 2000ml混合而得到含CO2油气井用泡沫缓蚀剂。
其中：
酸性发泡剂采用下述方法制备：
将十四烷基二甲基氧化胺14ml、月桂酸硫酸铵 4ml和丙三醇 2ml混合即得。
耐酸稳泡剂采用下述方法制备：
将黄原胶 0.7g和十二烷基二甲基苄基氯化铵 0.3g混合即得。
缓蚀主剂采用下述方法制备：
将双咪唑啉季铵盐 0.2g、异丙醇 0.02g、氨乙基酸 0.01g、二甘醇胺 0.01g、乙醇0.26g混合即得。
效果：模拟CO2气钻井条件下地层出水，缓蚀剂对CO2的缓蚀效果。室内实验时，将N80缓蚀试片放入高温高压缓蚀实验仪中，通入CO2，压力为1MPa，模拟地层水2000ml、旋转速度设为1m/s，实验选定温度为50℃，腐蚀4h，缓蚀剂加量为0.5%（体积比）。测定缓蚀率为88.7%，达到了缓蚀的预期效果。
实施例2：
将酸性发泡剂40ml、耐酸稳泡剂 2g、缓蚀主剂 1g、硫脲1g和去离子水 2000ml混合而得到含CO2油气井用泡沫缓蚀剂。
其中：
酸性发泡剂采用下述方法制备：
将十六烷基二甲基氧化胺 17.5ml、月桂酸硫酸铵 17.5ml和丙三醇 5ml混合即得。
耐酸稳泡剂采用下述方法制备：将黄原胶 1.6g和十二烷基二甲基苄基氯化铵0.4g混合即得。
缓蚀主剂采用下述方法制备：
将双咪唑啉季铵盐 0.5g、异丙醇 0.04g、氨乙基酸 0.025g、二甘醇胺 0.03g和
乙醇 0.405g混合即得。
效果：模拟CO2气钻井条件下地层出水，缓蚀剂对CO2的缓蚀效果。室内实验时，将N80缓蚀试片放入高温高压缓蚀实验仪中，通入CO2，压力为1MPa，模拟地层水2000ml、旋转速度设为1m/s，实验选定温度为50℃，腐蚀4h，缓蚀剂加量为0.5%（体积比）。测定缓蚀率为94.8%，达到了缓蚀的预期效果。
实施例3：
将酸性发泡剂 30ml、耐酸稳泡剂 1.5g、缓蚀主剂 0.8g、硫脲 0.8g和去离子水2000ml混合而得到含CO2油气井用泡沫缓蚀剂。
其中：
酸性发泡剂采用下述方法制备：
将十二烷基二甲基氧化胺 16ml、月桂酸硫酸铵 12ml和丙三醇 2ml混合即得。
耐酸稳泡剂采用下述方法制备：
将黄原胶 1.0g和十二烷基二甲基苄基氯化铵 0.5g混合即得。
缓蚀主剂采用下述方法制备：
将双咪唑啉季铵盐 0.4g、异丙醇 0.024g、氨乙基酸 0.016g、二甘醇0.02g和
乙醇 0.34g混合即得。
效果：模拟注CO2提高油气采收率过程中，缓蚀剂对CO2的缓蚀效果。室内实验时，将N80缓蚀试片放入高温高压缓蚀实验仪中，通入CO2，压力为1MPa，模拟地层水500ml、旋转速度设为1m/s，实验选定温度为50℃，腐蚀4h，缓蚀剂加量为0.2%（体积比）。测定缓蚀率为93.9%，达到了缓蚀的预期效果。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，其特征在于，每100ml去离子水中含有组分的量如下：
酸性发泡剂 1～2ml，耐酸稳泡剂 0.05～0.1g，缓蚀主剂 0.025～0.05g，缓蚀辅剂0.02～0.05g。
2.根据权利要求1所述的含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，其特征在于，所述的酸性发泡剂为脂肪烷基二甲基氧化胺与月桂酸硫酸铵、丙三醇按体积比4：（1～4）：（0.5～1）混合而成的混合物，脂肪烷基二甲基氧化胺为十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺或十八烷基二甲基氧化胺。
3.根据权利要求1所述的含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，其特征在于，所述的耐酸稳泡剂为黄原胶与十二烷基二甲基苄基氯化铵按质量比（1～4）：（0.5～1）混合而成的混合物。
4.根据权利要求1所述的含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，其特征在于，所述的缓蚀主剂由下述重量百分比的原料混合而成：
双咪唑啉季铵盐40～50％、异丙醇2.5～4％、氨乙基酸2～2.5％、二甘醇胺2～3％、碘化钾0.05～0.1％，余量为乙醇。
5.根据权利要求1所述的含CO2油气井用泡沫缓蚀剂，其特征在于，所述的缓蚀辅剂为硫脲。
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