CN107603579A - 一种适用于co2驱注入井的低成本油基环空保护液及其制备方法 - Google Patents

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黄致尧
同航
蔡乐乐
陆凯
李皓
潘潇扬
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors

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Abstract

本发明提供了一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液及其制备方法，属于油气井腐蚀防护技术领域。采用机油、缓蚀剂、杀菌剂、除氧剂、密度调节剂及表面活性剂复配成一种适用于CO2驱注入井油基环空保护液体系。该环空保护液以质量百分比计算，包括以下组分：1%~3%吗啉衍生物复合缓蚀剂，0.8%~1.6%卤代海因杀菌剂，3%~5%除氧剂，5%~30%有机酸盐密度调节剂和3%~5%非离子型聚氧乙烯类表面活性剂，余量为机油。本发明提供的油基环空保护液对CO2注入井井筒管柱具有良好的防护效果，具有良好的高温稳定性、良好的低温抗冻性和长期稳定性，同时由于使用冷冻机油作为分散剂，具有低成本等优点。

Description

一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液及其制备 方法
技术领域
本发明提供了一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液及其制备方法，属油气井腐蚀防护技术领域。
背景技术
随着油气田开发的深入，国内外近年来大力开展了二氧化碳驱提高采收率（EOR）技术的研发和应用。这项技术既能满足油田开发的需求，还可以解决CO2的封存问题，保护大气环境，控制温室效应。油田常采用CO2辅助蒸汽驱来提高油气采收率，该技术尤其对含高粘度原油的低渗、特低渗透油藏，能明显提高原油采收率。但是，在CO2驱采油过程中，根据生产经验，注气井井筒不可避免的存在CO2气体窜入环空的问题，其次在完井作业过程中，环空中会存在滞留的液相介质，因此井筒材质会遭受CO2腐蚀带来的危害。针对CO2腐蚀采取的防护措施主要有采用耐CO2腐蚀合金钢以及添注环空保护液，合金钢由于成本较高不适合大规模推广。环空保护液主要有水基环空保护液和油基环空保护液，水基环空保护液的高温稳定性、低温抗冻性不佳，长期使用性能降低，需定期更换，另外水基环空保护液存在结垢问题，国内已有已使用水基环空保护液条件下，发生腐蚀断裂的案例。
目前针对适用于CO2腐蚀的油基环空保护液较少，例如中国专利文献公开了“一种环空机械座封油气井的环空保护液及其施工工艺”（公开号：CN 103275685 A，公开日：2013.09.04），以及“一种高酸性气井油基环空保护液”（公开号：CN 105238378 A，公开日：2016.01.13），这些方法都是用于油气井环空抑制CO2的腐蚀。
对于高CO2分压尤其是超临界CO2腐蚀环境，井筒存在极高的腐蚀失效风险，目前存在的主要问题有：（1）环空含硫腐蚀介质可能诱发管材环境开裂；（2）管柱连接接头易发生缝隙腐蚀；（3）水基环空保护液稳定性尚不能达到满意程度；（4）普通油基环空保护液成本太高。因此，急需发明一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液及其制备方法，以延长油气井的安全服役寿命。
发明内容
本发明缓解了CO2驱注入井的腐蚀情况，该环空保护液在高CO2分压腐蚀环境中对油套管有良好的保护作用，具备良好的缓蚀效果、良好的抗硫化氢环境断裂性能、良好的除氧性能和良好的杀菌效果，且具有长期的稳定性和低成本的优点。
本发明的制备方案为：采用以下原料复配成一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液：机油、缓蚀剂、杀菌剂、除氧剂、密度调节剂及表面活性剂。以质量百分比计：1%~3%缓蚀剂、0.8%~1.6%杀菌剂、3%~5%除氧剂、5%~30%密度调节剂、3%~5%表面活性剂、余量为机油；
所述的缓蚀剂为1:2:1的吗啉衍生物、咪唑啉二硫脲、丙炔醇；
所述的杀菌剂为溴氯海因，二溴海因；
所述的除氧剂为D-异抗坏血酸钠；
所述的密度调节剂为甲酸钠或甲酸钾，密度调节范围为0.9~1.1g/cm3；
所述的表面活性剂为脂肪醇系聚氧乙烯醚或烷基酚系聚氧乙烯醚或油酸聚氧乙烯酯；
所述的机油为冷冻机油或0W机油或5W机油。
本发明提供了上述环空保护液的制备方法，包括以下的步骤：先在密闭的反应容器中加入一定质量的表面活性剂；搅拌使其充分溶解后；再在上述溶液中加入缓蚀剂，搅拌使其充分溶解；然后依次加入杀菌剂、除氧剂、密度调节剂，最后加入机油，搅拌均匀使其充分溶解即可得到环空保护液。
经过上述步骤得到的环空保护液有很好的配伍性，无分层、无沉淀现象。本发明的性能指标：缓蚀率≥90%，杀菌率≥90%，脱氧率≥85%，密度在0.9~1.1g/cm3之间。该环空保护液能够长期地有效地控制油套管的CO2腐蚀，提高了井下设备的安全使用年限。
具体实施方式
以下是通过实施例对本发明进行具体说明。
实施案例一：
本发明由下列原料制成：1%吗啉衍生物复合缓蚀剂、0.8%溴氯海因、3%D-异抗坏血酸钠、5%有机酸盐密度调节剂、3%脂肪醇系聚氧乙烯醚，余量为冷冻机油。
具体制备步骤为：（1）密闭反应容器加入3%脂肪醇系聚氧乙烯醚；（2）在容器中加入1%的缓蚀剂（吗啉衍生物、咪唑啉二硫脲、丙炔醇比例1：2：1）；（3）依次反应向容器加入0.8%溴氯海因、3%D-异抗坏血酸钠、5%有机酸盐密度调节剂；（4）向容器加入冷冻机油，充分搅拌溶解。
实施案例二：
本发明由下列原料制成：2%吗啉衍生物复合缓蚀剂、1.2%溴氯海因、4%D-异抗坏血酸钠、20%有机酸盐密度调节剂、4%脂肪醇系聚氧乙烯醚，余量为冷冻机油。
具体制备步骤为：（1）密闭反应容器加入4%脂肪醇系聚氧乙烯醚；（2）在容器中加入2%的缓蚀剂（吗啉衍生物、咪唑啉二硫脲、丙炔醇比例1：2：1）；（3）依次反应向容器加入1.2%溴氯海因、4%D-异抗坏血酸钠、20%有机酸盐密度调节剂；（4）向容器加入冷冻机油，充分搅拌溶解。
实施案例三：
本发明由下列原料制成：3%吗啉衍生物复合缓蚀剂、1.6%溴氯海因、5%D-异抗坏血酸钠、30%有机酸盐密度调节剂、5%脂肪醇系聚氧乙烯醚，余量为冷冻机油。
具体制备步骤为：（1）密闭反应容器加入5%脂肪醇系聚氧乙烯醚；（2）在容器中加入3%的缓蚀剂（吗啉衍生物、咪唑啉二硫脲、丙炔醇比例1：2：1）；（3）依次反应向容器加入1.6%溴氯海因、5%D-异抗坏血酸钠、30%有机酸盐密度调节剂；（4）向容器加入冷冻机油，充分搅拌溶解。
利用P110钢对所制备的环空保护液进行性能测试，包括高温高压釜腐蚀失重测试（实验温度120℃，CO2分压10MPa，试验时间168h）以及环境开裂评价测试（参考NACE TM01772015 D法执行，实验温度30℃，CO2分压10MPa，H2S分压0.1MPa，试验时间336h），测试结果如下：
（1）实施案例一：环空保护液密度，0.92g/cm3；脱氧率，85%；杀菌率，90%；
腐蚀失重结果，平均腐蚀速率0.041mm/a，缓蚀率，90.5%；
环境开裂测试结果，试样未见环境开裂裂纹。
（2）实施案例二：环空保护液密度，1.04g/cm3；脱氧率，89%；杀菌率，93%；
腐蚀失重结果，平均腐蚀速率，0.037mm/a，缓蚀率，91.4%；
环境开裂测试结果：试样未见环境开裂裂纹。
（3）实施案例三：环空保护液密度，1.10g/cm3；脱氧率，92%；杀菌率，98%；
腐蚀失重结果，平均腐蚀速率，0.030mm/a，缓蚀率，93.0%；
环境开裂测试结果，试样未见环境开裂裂纹。

Claims (2)

1.一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液，其特征在于：该环空保护液按质量百分比计算，组分包括：1%~3%吗啉衍生物复合缓蚀剂，0.8%~1.6%卤代海因杀菌剂，3%~5%除氧剂，5%~30%有机酸盐密度调节剂和3%~5%非离子型聚氧乙烯类表面活性剂，余量为机油；
所述的吗啉衍生物复合缓蚀剂由吗啉衍生物、咪唑啉二硫脲和丙炔醇组成，三种物质质量比例为1:2:1；
所述的卤代海因杀菌剂为溴氯海因或二溴海因；
所述的除氧剂为D-异抗坏血酸钠；
所述的有机酸盐密度调节剂为甲酸钠或甲酸钾，密度调节范围为0.9~1.1g/cm3；
所述的非离子型聚氧乙烯类表面活性剂为脂肪醇系聚氧乙烯醚或烷基酚系聚氧乙烯醚或油酸聚氧乙烯酯；
所述的机油为冷冻机油或0W机油或5W机油。
2.根据权利要求1所述的一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液的制备方法，包括以下几个步骤：
步骤一：在密闭的反应容器中加入适量非离子型聚氧乙烯类表面活性剂；
步骤二：在上述溶液中加入缓蚀剂，搅拌使其充分溶解；
步骤三：依次加入除氧剂、杀菌剂以及密度调节剂，搅拌均匀使其各组分充分溶解；
步骤四：加入机油，搅拌使其充分溶解，即可得到所述环空保护液。
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