CN117388433A - 一种井用环空长效保护液及制备工艺及性能评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油套环空保护技术领域，尤其涉及一种井用环空长效保护液及制备工艺及性能评价方法，所述性能评价方法包括，步骤S1，按照井用环空长效保护液的性能不同制定不同的模拟实验计划以及准备不同模拟实验计划所需的实验材料；步骤S2，根据步骤S1中不同的模拟实验计划将制备的井用环空长效保护液分成若干类的试验样本，对各类试验样本进行模拟实验并获取实验结果；步骤S3，根据获取的实验结果进行分析评价，确定井用环空长效保护液的性能是否满足行业使用评价标准。本发明通过形成一套能在油气井正常生产环境中对油管外壁和套管内壁起到腐蚀控制和平衡压差作用的高密度高温环空保护液，确保油套管的长期安全使用。

Description

一种井用环空长效保护液及制备工艺及性能评价方法
技术领域
本发明涉及油套环空保护技术领域，尤其涉及一种井用环空长效保护液及制备工艺及性能评价方法。
背景技术
天然气中含有H2S,H2S造成的腐蚀也是储气库未来不可避免的潜在腐蚀因素之一，采取有效的措施解决气井腐蚀问题成了保障油田生产安全，提高经济效益的重要措施之一。储气库在注采过程中，必须考虑套管与管柱的腐蚀问题，因此在储气库气井的完井工程中，采用向油、套管环空内注入环空保护液技术，其目的一是解决套管-油管环形空间内腐蚀问题；二是能够减轻套管头或封隔器承受的油藏压力,降低油管与环空之间的压差。同时根据储气库井筒完整性的要求，油套管选材等级也越来越高，需采用环空保护液防腐措施。
中国专利公开号：CN114509531A。公开了一种高酸气井环空保护液性能评价装置，其包括：井筒模块，其包括套管、油管和油管封隔器，套管、油管和油管封隔器围合形成油套环空，井筒模块设有多个气体泄漏点、环空保护液泄漏点和多个环空保护液取样孔，套管外表面设有电加热套；环空保护液加注模块，其向井筒模块注入环空保护液；实验气体调配模块，其向井筒模块导入实验气体；以及数据采集分析模块，其与环空保护液加注模块和实验气体调配模块通信连接。本发明还公开了一种高酸气井环空保护液性能评价方法。
由此可见，所述环空保护液存在以下问题：成本高、环境污染严重，不能广泛应用，评价效率低。
发明内容
为此，本发明提供一种井用环空长效保护液及制备工艺及性能评价方法，用以克服现有技术中成本高、环境污染严重，不能广泛应用，评价效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种井用环空长效保护液性能评价方法，包括以下步骤:
步骤S1，按照井用环空长效保护液的性能不同制定不同的模拟实验计划以及准备不同模拟实验计划所需的实验材料；
步骤S2，根据步骤S1中不同的模拟实验计划将制备的井用环空长效保护液分成若干类的试验样本，对各类试验样本进行模拟实验并获取实验结果；
步骤S3，根据获取的实验结果进行分析评价，确定井用环空长效保护液的性能是否满足行业使用评价标准；
根据所述井用环空长效保护液各性能进行不同实验目的的模拟实验，从而对井用环空长效保护液各性能的评价值进行确定，根据确定的各评价值计算所述井用环空长效保护液的总性能评价值，将所述总性能评价值与设定的总性能标准评价值进行比较，判断是否能够满足行业使用评价标准。
进一步地，根据所述井用环空长效保护液的性能，包括，高温稳定性、高温腐蚀性、杀菌性、抗H2S腐蚀性、抗CO2性、阻垢性和除氧性，将制备的井用环空长效保护液根据性能进行划分为不同试验样本，对所述各试验样本进行不同的模拟实验，确定各性能的评价值。
进一步地，所述试验样本包括，第一类试验样本、第二类试验样本、第三类试验样本、第四类试验样本、第五类试验样本、第六类试验样本和第七类试验样本，
其中，所述第一类试验样本用于评价所述高温稳定性，进行模拟实验时，设置有若干次的模拟实验，每一次的所述模拟实验包括第一对照组实验和第一实验组实验，将所述第一实验组实验中的实验样本分别放置于规格相同的实验高温老化罐中密封并加压，升高温度进行老化，观察所述第一实验组实验的实验现象并与所述第一对照组实验进行对比，从而确定所述井用环空长效保护液的所述高温稳定性的第一评价值；
所述第二类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性，进行模拟实验时，设置有若干次的模拟实验，根据所述模拟实验的次数对所述第二类试验样本进行划分，放入若干个高温老化罐中，并对全部的所述高温老化罐中放入钢片进行腐蚀实验，根据模拟实验的实验结果，从而确定所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性的第二评价值；
所述第三类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述杀菌性，根据绝迹稀释法对所述井用环空长效保护液的杀菌效果进行评价测试，从而确定所述井用环空长效保护液的所述杀菌性的第三评价值；
所述第四类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性，根据H2S的分压浓度不同，将钢片放入不同分压浓度下进行挂片腐蚀实验，从而确定所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性的第四评价值；
所述第五类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性，根据CO2的浓度不同，设置有不同浓度的模拟实验，任一浓度下对不同钢级的钢片进行挂片腐蚀实验，通过不同钢级的钢片的腐蚀速率以及外观进行评价，从而确定所述井用环空长效保护液的所述抗CO2的第五评价值；
所述第六类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述阻垢性，根据CO2的浓度不同，设置有不同浓度的模拟实验，任一浓度下进行模拟实验时设置有空白样对照组和保护液实验组，采用成垢离子容量分析法测定所述井用环空长效保护液对不同成垢物的阻垢率，从而确定所述井用环空长效保护液的所述阻垢性的第六评价值；
所述第七类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述除氧性，设置未添加除氧剂的所述井用环空长效保护液作为对照组与添加2％除氧剂的井用环空长效保护液作为实验组，利用高精度氧浓度测试仪分别测试两组实验溶液中溶解氧含量，从而确定所述井用环空长效保护液的所述除氧性的第七评价值。
进一步地，对于所述高温稳定性进行模拟实验时，所述第一实验组实验中的对照样本呈浅棕黄色，体系澄明、均匀，所述老化实验结束后，观察所述第一实验组实验的实验现象，
若所述实验样本颜色变深则判断实验样本符合单一判断条件，
若实验样本出现分层或沉淀，则判断实验样本符合单一判断条件，
若实验样本溶液不均匀，则判断实验样本符合单一判断条件，
根据所述实验样本符合单一判断条件项目的个数确定所述第一评价值是否符合标准，
若符合所述单一判断条件的个数小于等于两个时，判定所述高温稳定性符合标准要求。
进一步地，对于所述抗CO2性进行模拟实CO2时，对于任一CO2浓度下所述挂片腐蚀实验结束后，根据不同钢级下钢片腐蚀速率的接近程度及外观腐蚀情况，判断所述第五评价值的评价等极，
若不同钢级下的钢片腐蚀速率接近，且不同钢级钢片外观均无明显局部腐蚀则判定所述第五评价值为所述抗CO2性的一级评价值，
所述一级评价值为所述第五评价值的第五标准评价值，若第五评价值大于等于所述第五标准评价值，则判定所述井用环空长效保护液的抗CO2性符合标准要求。
进一步地，对于所述除氧性进行模拟实验时，检测所述对照组中的初始溶解氧含量与所述实验组中的实际溶解氧含量，根据所述初始溶解氧含量和所述实际溶解氧含量计算溶氧率，根据所述溶氧率和除氧时长计算井用环空长效保护液的所述除氧性的第七评价值，
计算过程中，设置有所述溶氧率对所述第七评价值的第一计算补偿参数，所述除氧时长对所述第七评价值的第二计算补偿参数，
若所述第七评价值大于等于第七标准评价值，则判定所述井用环空长效保护液的除氧性符合标准要求，
其中，所述第七标准评价值为行业标准值。
进一步地，根据所述井用环空长效保护液各性能评价值计算总性能评价值，将所述总性能评价值与行业设定的总性能标准评价值进行比较，
若总性能评价值大于等于所述总性能标准评价值，则判定所述套管环空保护液各性能均符合标准要求，
计算所述总性能标准评价值的过程中，设置有对所述总性能评价值的总评价参数。
进一步地，所述总评价参数的数值根据各性能评价参数的数值而确定，任一性能的所述评价参数的数值根据其对应的评价值而确定，
若任一评价值小于其对应的标准评价值，则其对应的评价参数取值为0，若任一评价值大于等于其对应的标准评价值，则其对应的评价参数取值为1。
本发明提供一种井用环空长效保护液制备工艺，包括，
步骤S01,选择复合缓蚀剂CHS-4、复合盐CHYJ密度调节剂和CHSJ-2杀菌剂作为井用环空长效保护液的处理剂；
步骤S02，对步骤S01中选择的各处理剂与其他组分进行定量的抽取；
步骤S03,将定量抽取的各处理剂与其他组分按照比例进行混合，制备一定密度的水基有机盐井用环空长效保护液；
其中，步骤S02中的所述其他组分包括，水、除氧剂和PH值调节剂。
本发明提供一种井用环空长效保护液，包括，所述井用环空长效保护液的基本配方为：水+CHSJ-2杀菌剂+除氧剂+CHYJ复合盐+PH值调节剂+CHS-4缓蚀剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，研发设计了YZHB新型环空保护液，YZHB新型环空保护液是一种水基有机盐环空保护液，通过优选缓蚀剂、密度调节剂、pH值调节剂、杀菌剂、除氧剂等，合理控制材料成本，组成一定密度的环空保护液体系，并以提高体系缓蚀剂、耐温性为着重点，优化组分之间的配伍性，最终形成一套能在油气井正常生产环境中对油管外壁和套管内壁起到腐蚀控制和平衡压差作用的高密度高温环空保护液，确保油套管的长期安全使用。
尤其，通过选用复合盐溶液作为密度调节剂，使得在井筒温度下，复合盐溶液将变为不饱和溶液，不会析出盐粒，且抗高温能力强，性能稳定，能够满足井用环空长效保护液的稳定性要求，其中的有机酸根阴离子含有较多的还原性基团，可除掉水溶液中的溶解氧，使得氧腐蚀电池难以形成，从而抑制氧对金属的腐蚀。
附图说明
图1为实施例所述的井用环空长效保护液性能评价方法的流程图；
图2为实施例所述的井用环空长效保护液制备工艺的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图2所示，图1为实施例所述的井用环空长效保护液性能评价方法的流程图；图2为实施例所述的井用环空长效保护液制备工艺的流程图。
本发明提供一种井用环空长效保护液性能评价方法，包括以下步骤:
步骤S1，按照井用环空长效保护液的性能不同制定不同的模拟实验计划以及准备不同模拟实验计划所需的实验材料；
步骤S2，根据步骤S1中不同的模拟实验计划将制备的井用环空长效保护液分成若干类的试验样本，对各类试验样本进行模拟实验并获取实验结果；
步骤S3，根据获取的实验结果进行分析评价，确定井用环空长效保护液的性能是否满足行业使用评价标准。
具体而言，本实施例中所述井用环空长效保护液选用YZHB新型环空保护液，所述YZHB新型环空保护液是一种水基有机盐环空保护液，包括，缓蚀剂、密度调节剂、pH值调节剂、杀菌剂和除氧剂；
所述缓蚀剂选用复合缓蚀剂CHS-4，包括，抗氧缓蚀阻垢剂CH-1和抗酸缓蚀剂CH-2，其中，所述抗氧缓蚀阻垢剂CH-1包括，有机磷酸和新型多元共聚物，所述有机磷酸生成沉淀保护膜，用来溶解所述保护液在配制及注入过程中带入的氧气，防止其腐蚀以及抑制成垢离子析出，所述抗酸缓蚀剂CH-2包括，疏水基团和亲水基团，所述疏水基团吸附金属表面的阴极区，阻止H+离子接近所述金属表面，所述亲水基团含有氮、氧、磷元素的孤对电子与金属元素的d轨道杂化进行配位结合，形成牢固的化学吸附层，阻止氢脆腐蚀，用来处理油井生产过程中，井下环形空间酸性气体的渗入，例如，H2S、CO2酸性气体的渗入。
本发明实施例通过优选缓蚀剂、密度调节剂、pH值调节剂、杀菌剂、除氧剂等，合理控制材料成本，组成一定密度的井用环空长效保护液体系，并以提高体系缓蚀剂、耐温性为着重点，优化组分之间的配伍性，最终形成一套能在油气井正常生产环境中对油管外壁和套管内壁起到腐蚀控制和平衡压差作用的高密度高温井用环空长效保护液，确保油套管的长期安全使用。
具体而言，本实施例中所述密度调节剂选用复合盐CHYJ，所述复合盐CHYJ分子通式是XmRn(COO)lM。式中，XmRn(COO)lq-为有机酸根，X为杂原子或基团，R为烃基，COO-为羧基，M为单价金属阳离子或铵离子、季铵离子，例如K、Na、NH4+、NH4R4-x +等。
本发明实施例中通过选用复合盐溶液作为密度调节剂，使得在井筒温度下，复合盐溶液将变为不饱和溶液，不会析出盐粒，且抗高温能力强，性能稳定，能够满足井用环空长效保护液的稳定性要求，其中的有机酸根阴离子含有较多的还原性基团，可除掉水溶液中的溶解氧，使得氧腐蚀电池难以形成，从而抑制氧对金属的腐蚀。
具体而言，本实施例中所述杀菌剂选用杀菌剂CHSJ-2，用来腐蚀细菌，所述细菌主要包括，硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)和腐生菌(TGB)，
通过选择具有广谱杀菌效果的杀菌剂CHSJ-2，对井用环空长效保护液中存在的细菌种类具有抑制生长的作用。
具体而言，本实施例中所述除氧剂选择亚硫酸，所述pH值调节剂选择氢氧化钠，最终确定所述井用环空长效保护液的基本配方为：水+所述CHSJ-2杀菌剂+所述除氧剂+所述CHYJ复合盐+所述PH值调节剂+所述CHS-4缓蚀剂。
具体而言，本实施例中所述井用环空长效保护液性能包括，高温稳定性、高温腐蚀性、杀菌性、抗H2S腐蚀性、抗CO2性、阻垢性和除氧性，根据各所述性能将制备的井用环空长效保护液分为若干类的试验样本，包括，第一类试验样本A1、第二类试验样本A2、第三类试验样本A3、第四类试验样本A4、第五类试验样本A5、第六类试验样本A6和第七类试验样本A7，其中，所述第一类试验样本A1作为对所述井用环空长效保护液的高温稳定性进行性能评价的试验样本，所述第一类试验样本A1作为对所述井用环空长效保护液的所述高温稳定性进行性能评价的试验样本，所述第二类试验样本A2作为对所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性进行性能评价的试验样本，所述第三类试验样本A3作为对所述井用环空长效保护液的所述杀菌性进行性能评价的试验样本，所述第四类试验样本A4作为对所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性进行性能评价的试验样本，所述第五类试验样本A5作为对所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性进行性能评价的试验样本，所述第六类试验样本A6作为对所述井用环空长效保护液的所述阻垢性进行性能评价的试验样本，所述第七类试验样本A7作为对所述井用环空长效保护液的所述除氧性进行性能评价的试验样本。
具体而言，本实施例中根据所述第一类试验样本A1评价所述井用环空长效保护液的所述高温稳定性时，进行n次的模拟实验，任一次的所述模拟实验包括，第一对照组实验和第一实验组实验，将第一类试验样本A1按照所述第一对照组实验和所述第一实验组实验分为对照样本和实验样本，将所述对照样本按照所述模拟实验次数n均匀的进行划分，包括，第一对照样本、第二对照样本……、第n对照样本，并分别放置于规格相同的n个高温老化罐中，包括，第一对照高温老化罐、第二对照高温老化罐、……、第n对照高温老化罐，将所述实验样本按照所述模拟实验次数n均匀的进行划分，包括，第一实验样本、第二实验样本……、第n实验样本，并分别放置于规格相同的n个高温老化罐中，包括，第一实验高温老化罐、第二实验高温老化罐、……、第n实验高温老化罐，并对全部第一实验组实验内的所述高温老化罐进行密封并加压，升高温度至T1进行老化，老化实验时长为t1,观察所述第一实验组实验的实验现象并与所述第一对照组实验进行对比，从而确定所述井用环空长效保护液的所述高温稳定性的第一评价值K1。
具体而言，本实施例中对于第i次模拟实验，观察其实验现象，i＝1,2……n，
对于所述第i次模拟实验的所述第一对照组实验中所述第i对照高温老化罐中的所述第i对照样本，其呈浅棕黄色，体系澄明、均匀，
第i次模拟实验实验结束时，观察其中所述第一实验组实验中所述第i实验高温老化罐中的所述第i实验样本，
若第i实验样本颜色变深，则判断第i实验样本符合单一判断条件，
若第i实验样本出现分层或沉淀，则判断第i实验样本符合单一判断条件，
若第i实验样本溶液不均匀，则判断第i实验样本符合单一判断条件，
其中，若所述第i实验样本符合所述单一判断条件的个数为零个时，判断第i实验样本的所述高温稳定性的评价值为K1 i，设定，K1 i＝a0；
若所述第i实验样本符合所述单一判断条件的个数为一个时，判断第i实验样本的所述高温稳定性的评价值为K1 i，设定，K1 i＝a；
若所述第i实验样本符合所述单一判断条件的个数为两个时，判断第i实验样本的所述高温稳定性的评价值为K1 i，设定，K1 i＝a’；
若所述第i实验样本符合所述单一判断条件的个数为三个时，判断第i实验样本的所述高温稳定性的评价值为K1 i，设定，K1 i＝a”；
其中，a0为所述第i实验样本的所述高温稳定性的一级评价值，
a为所述第i实验样本的所述高温稳定性的二级评价值
a’为所述第i实验样本的所述高温稳定性的三级评价值，
a”所述第i实验样本的所述高温稳定性的四级评价值。
具体而言，本实施例中根据所有模拟实验结果计算所述井用环空长效保护液的所述高温稳定性的第一评价值K1，设定，
若K1≥K10,则判定所述井用环空长效保护液的高温稳定性符合标准要求，
若K1＜K10,则判定所述井用环空长效保护液的高温稳定性不符合标准要求，
其中，K10为所述高温稳定性的第一标准评价值，K10＝a’。
本实施例中将实验样本放置于高温老化罐中，内衬为聚四氟乙烯，密封后充氮气加压，然后升温至T＝120℃或160℃老化，老化实验时长t＝720小时。
具体而言，本实施例中根据所述第二类试验样本A2评价所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性时，进行n次的模拟实验，将第二类试验样本A2按照所述模拟实验次数n均匀的进行划分，包括，第一实验样本、第二实验样本……第n实验样本，并分别放置于规格相同的n个高温老化罐中，包括，第一实验高温老化罐、第二实验高温老化罐、……第n实验高温老化罐，并对全部的所述高温老化罐中放入钢片，所述钢片初始质量为G,初始长度为L,初始宽度为D，初始高度为H，进行密封并加压，升高温度至T2进行腐蚀实验，腐蚀实验时长为t2，通过n次模拟实验的实验结果，从而确定所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性的第二评价值K2。
具体而言，本实施例中对于第i次模拟实验，通过所述钢片的初始质量G i与腐蚀实验后的钢片质量G i’计算腐蚀质量G i”，G i”＝G i-G i’，通过所述钢片的初始长度L i与腐蚀实验后的钢片长度L i’计算腐蚀长度L i”，L i”＝L i-L i’，通过所述钢片的初始宽度D i与腐蚀实验后的钢片宽度D i’计算腐蚀宽度D i”，D i”＝D i-D i’，通过所述钢片的初始高度H i与腐蚀实验后的钢片高度H i’计算腐蚀高度H i”，H i”＝H i-H i’，根据所述腐蚀质量G i”计算所述第i次模拟实验的腐蚀速率Vi,
根据所有模拟实验结果计算所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性的第二评价值K2，设定，
若K2≥K20,则判定所述井用环空长效保护液的高温腐蚀性符合标准要求，
若K2＜K20,则判定所述井用环空长效保护液的高温腐蚀性不符合标准要求，
其中，K20为所述高温腐蚀性的第二标准评价值。
本实施例中将实验样本放置于高温老化罐中，内衬为聚四氟乙烯，选用P110钢片，密封后充氮气加压，然后升温至T2＝160℃进行腐蚀实验，腐蚀实验时长t2＝720小时，具体数据参考下表1。
表1高温腐蚀速率测试数据表
具体而言，本实施例中根据所述第三类试验样本A3评价所述井用环空长效保护液的所述杀菌性时，将所述硫酸盐还原菌(SRB)、所述铁细菌(FB)和所述腐生菌(TGB)均放置于恒温生化培养箱中，加入所述第三类试验样本A3进行杀菌实验，根据绝迹稀释法对所述井用环空长效保护液的杀菌效果进行评价测试，从而确定所述井用环空长效保护液的所述杀菌性的第三评价值K3。
具体而言，本实施例中进行杀菌实验前所述硫酸盐还原菌(SRB)的第一初始细菌含量为X1,所述铁细菌(FB)的第二初始细菌含量为X2，所述腐生菌(TGB)的第三初始细菌含量为X3，所述杀菌实验完成时，检测到硫酸盐还原菌(SRB)的第一实际细菌含量为X1’，铁细菌(FB)的第二实际细菌含量为X2’，腐生菌(TGB)的第三实际细菌含量为X3’,根据各细菌的实际细菌含量与初始细菌含量计算对各细菌的杀菌率Ej，j＝1,2，3，设定，
其中，E1为对所述硫酸盐还原菌(SRB)的杀菌率，E2为对所述铁细菌(FB)的杀菌率，E3为对所述腐生菌(TGB)的杀菌率；
根据得到的对各细菌的杀菌率计算所述井用环空长效保护液的所述杀菌性的第三评价值K3，设定，
若K3≥K30,则判定所述井用环空长效保护液的杀菌性符合标准要求，
若K3＜K30,则判定所述井用环空长效保护液的杀菌性不符合标准要求，
其中，K30为所述杀菌性的第三标准评价值。
本实施例将所述生化培养箱放置于35℃恒温下进行细菌培养，所述硫酸盐还原菌(SRB)的培养时长为12DAY，所述腐生菌(TGB)的培养时长为7DAY，所述铁细菌(FB)的培养时长为5DAY，具体数据参考下表2。
表2杀菌率测试数据表
具体而言，本实施例中根据所述第四类试验样本A4评价所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性时，根据H2S的分压浓度不同，包括1.5Mpa、1.0Mpa和0.5Mpa，将钢片放入不同分压浓度下进行挂片腐蚀实验，包括，第一挂片腐蚀实验、第二挂片腐蚀实验和第三挂片腐蚀实验，任一挂片腐蚀实验包括空白样对照组和保护液实验组，通过不同分压浓度下所述空白样对照组中所述钢片的腐蚀速率与所述保护液实验组中所述钢片的腐蚀速率计算不同分压浓度下的阻垢率Bc,c＝1,2,3，其中，B1为H2S的分压浓度等于1.5Mpa时的第一阻垢率，B2为H2S的分压浓度等于1.0Mpa时的第二阻垢率，B3为H2S的分压浓度等于0.5Mpa时的第三阻垢率。
具体而言，本实施例中任一挂片腐蚀实验下的所述空白样对照组中所述钢片的初始腐蚀速率为Zc，所述保护液实验组中所述钢片的实际腐蚀速率为Zc’，根据所述初始腐蚀速率Zc和所述实际腐蚀速率Zc’计算不同分压浓度下的阻垢率Bc，设定为，
根据得到的对各分压浓度下的阻垢率计算所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性的第四评价值K4，设定，
若K4≥K40,则判定所述井用环空长效保护液的抗H2S腐蚀性符合标准要求，
若K4＜K40,则判定所述井用环空长效保护液的抗H2S腐蚀性不符合标准要求，
其中，K40为所述抗H2S腐蚀性的第四标准评价值。
本实施例将不同分压浓度的H2S溶于密度1.60g/cm3的第四类试验样本A4中进行挂片腐蚀实验，具体数据参考下表。
表3腐蚀速率测试数据表
具体而言，本实施例中根据所述第五类试验样本A5评价所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性时，根据CO2的浓度不同，包括第一浓度Q1,第二浓度Q2、……、第e浓度Qe，其中，e＝1,2,3,4,5,任一浓度下对不同钢级的钢片进行挂片腐蚀实验，通过不同钢级的钢片的腐蚀速率以及外观进行评价，从而确定所述井用环空长效保护液的所述抗CO2的第五评价值K5。
具体而言，本实施例中对于第e浓度Qe下的挂片腐蚀实验，若不同钢级下的钢片腐蚀速率接近，且不同钢级钢片外观均无明显局部腐蚀，则判定所述第五评价值K5＝f；
若不同钢级下的钢片腐蚀速率不接近，则判定所述第五评价值K5＝f’；
若不同钢级下的钢片腐蚀速率接近，且不同钢级钢片外观均有明显局部腐蚀，则判定所述第五评价值K5＝f”；
其中，f为所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性的一级评价值，
f’为所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性的二级评价值，
f”为所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性的三级评价值，
若K5≥K50,则判定所述井用环空长效保护液的抗CO2性符合标准要求，
若K5＜K50,则判定所述井用环空长效保护液的抗CO2性不符合标准要求，
其中，K50为所述抗CO2性的第五标准评价值，K50＝f。
本实施例中具体数据参考下表。
表4抗CO2测试数据表
具体而言，本实施例中根据所述第六类试验样本A6评价所述井用环空长效保护液的所述阻垢性时，根据CO2的浓度不同，包括第一浓度Q1,第二浓度Q2、……、第e浓度Qg，其中，g＝1,2,3,4,5,任一浓度下进行模拟实验时设置有空白样对照组和保护液实验组，采用成垢离子容量分析法测定所述井用环空长效保护液对CaCO3、CaSO4、BaSO4的阻垢率，从而确定所述井用环空长效保护液的所述阻垢性的第六评价值K6。
具体而言，本实施例中根据第g浓度Qg下的所述空白样对照组中CaCO3的初始结垢质量Y1 g、CaSO4的初始结垢质量Y2g、BaSO4的初始结垢质量Y3g和所述保护液实验组中CaCO3的实际结垢质量Y1 g’、CaSO4的实际结垢质量Y2g’、BaSO4的实际结垢质量Y3g’进行计算不同成垢物的阻垢率Pgm,m＝1,2,3,其中，Pg1为所述井用环空长效保护液在CO2为第g浓度Qg下对CaCO3的阻垢率，Pg2为所述井用环空长效保护液在CO2为第g浓度Qg下对CaSO4的阻垢率，Pg3为所述井用环空长效保护液在CO2为第g浓度Qg下对BaSO4的阻垢率，设定为，
/>
根据得到的对各CO2浓度下所述井用环空长效保护液对不同成垢物的阻垢率计算井用环空长效保护液的所述阻垢性的第六评价值K6，设定，
若K6≥K60,则判定所述井用环空长效保护液的阻垢性符合标准要求，
若K6＜K60,则判定所述井用环空长效保护液的阻垢性不符合标准要求，
其中，K60为所述阻垢性的第六标准评价值。
本实施例不同CO2浓度下所述井用环空长效保护液对不同成垢物的阻垢率的具体数据参考下表。
表5阻垢率测试数据表
具体而言，本实施例中根据所述第七类试验样本A7评价所述井用环空长效保护液的所述除氧性时，设置未添加除氧剂的所述井用环空长效保护液作为对照组与添加2％除氧剂的井用环空长效保护液作为实验组，利用高精度氧浓度测试仪分别测试两组实验溶液中溶解氧含量，从而确定所述井用环空长效保护液的所述除氧性的第七评价值K7。
具体而言，本实施例中未添加除氧剂的所述井用环空长效保护液中的初始溶解氧含量为M0，添加2％除氧剂的井用环空长效保护液后的实际溶解氧含量为M1，根据所述初始溶解氧含量M0和所述实际溶解氧含量M1计算溶氧率O，设定，
根据所述溶氧率O和除氧时长t3计算井用环空长效保护液的所述除氧性的第七评价值K7，设定，
K7＝O×r+t3×s，
若K7≥K70,则判定所述井用环空长效保护液的除氧性符合标准要求，
若K7＜K70,则判定所述井用环空长效保护液的除氧性不符合标准要求，
其中，K70为所述除氧性的第七标准评价值，r为所述溶氧率O对所述第七评价值K7的第一计算补偿参数，s为所述除氧时长t3对所述第七评价值K7的第二计算补偿参数。
具体而言，本实施例中根据所述井用环空长效保护液各性能的评价值计算井用环空长效保护液的总性能评价值K0,设定，
K0＝(K1+K2+K3+K4+K5+K6+K7)×U0,
若K0≥K01,则判定所述井用环空长效保护液符合标准要求，
若K0＜K01,则判定所述井用环空长效保护液不符合标准要求，
其中，U0为所述总性能评价值K0的总评价参数，K01为总性能标准评价值，所述总评价参数U0的数值根据各性能评价参数的数值而确定，
U0＝U1×U2×U3×U4×U5×U6×U7,
其中，U1为所述第一评价值K1的第一评价参数，
U2为所述第二评价值K2的第二评价参数，
U3为所述第三评价值K3的第三评价参数，
U4为所述第四评价值K4的第四评价参数，
U5为所述第五评价值K5的第五评价参数，
U6为所述第六评价值K6的第六评价参数，
U7为所述第七评价值K7的第七评价参数。
具体而言，本实施例中对于任一评价参数，其数值根据其对应的评价值而确定，
若任一评价值小于其对应的标准评价值，则其对应的评价参数取值为0，若任一评价值大于等于其对应的标准评价值，则其对应的评价参数取值为1。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤S1，按照井用环空长效保护液的性能不同制定不同的模拟实验计划以及准备不同模拟实验计划所需的实验材料；
步骤S2，根据步骤S1中不同的模拟实验计划将制备的井用环空长效保护液分成若干类的试验样本，对各类试验样本进行模拟实验并获取实验结果；
步骤S3，根据获取的实验结果进行分析评价，确定井用环空长效保护液的性能是否满足行业使用评价标准；
根据所述井用环空长效保护液各性能进行不同实验目的的模拟实验，从而对井用环空长效保护液各性能的评价值进行确定，根据确定的各评价值计算所述井用环空长效保护液的总性能评价值，将所述总性能评价值与设定的总性能标准评价值进行比较，判断是否能够满足行业使用评价标准。
2.根据权利要求1所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，根据所述井用环空长效保护液的性能，包括，高温稳定性、高温腐蚀性、杀菌性、抗H2S腐蚀性、抗CO2性、阻垢性和除氧性，将制备的井用环空长效保护液根据性能进行划分为不同试验样本，对所述各试验样本进行不同的模拟实验，确定各性能的评价值。
3.根据权利要求2所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，所述试验样本包括，第一类试验样本、第二类试验样本、第三类试验样本、第四类试验样本、第五类试验样本、第六类试验样本和第七类试验样本，
其中，所述第一类试验样本用于评价所述高温稳定性，进行模拟实验时，设置有若干次的模拟实验，每一次的所述模拟实验包括第一对照组实验和第一实验组实验，将所述第一实验组实验中的实验样本分别放置于规格相同的实验高温老化罐中密封并加压，升高温度进行老化，观察所述第一实验组实验的实验现象并与所述第一对照组实验进行对比，从而确定所述井用环空长效保护液的所述高温稳定性的第一评价值；
所述第二类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性，进行模拟实验时，设置有若干次的模拟实验，根据所述模拟实验的次数对所述第二类试验样本进行划分，放入若干个高温老化罐中，并对全部的所述高温老化罐中放入钢片进行腐蚀实验，根据模拟实验的实验结果，从而确定所述井用环空长效保护液的所述高温腐蚀性的第二评价值；
所述第三类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述杀菌性，根据绝迹稀释法对所述井用环空长效保护液的杀菌效果进行评价测试，从而确定所述井用环空长效保护液的所述杀菌性的第三评价值；
所述第四类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性，根据H2S的分压浓度不同，将钢片放入不同分压浓度下进行挂片腐蚀实验，从而确定所述井用环空长效保护液的所述抗H2S腐蚀性的第四评价值；
所述第五类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述抗CO2性，根据CO2的浓度不同，设置有不同浓度的模拟实验，任一浓度下对不同钢级的钢片进行挂片腐蚀实验，通过不同钢级的钢片的腐蚀速率以及外观进行评价，从而确定所述井用环空长效保护液的所述抗CO2的第五评价值；
所述第六类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述阻垢性，根据CO2的浓度不同，设置有不同浓度的模拟实验，任一浓度下进行模拟实验时设置有空白样对照组和保护液实验组，采用成垢离子容量分析法测定所述井用环空长效保护液对不同成垢物的阻垢率，从而确定所述井用环空长效保护液的所述阻垢性的第六评价值；
所述第七类试验样本用于评价所述井用环空长效保护液的所述除氧性，设置未添加除氧剂的所述井用环空长效保护液作为对照组与添加2％除氧剂的井用环空长效保护液作为实验组，利用高精度氧浓度测试仪分别测试两组实验溶液中溶解氧含量，从而确定所述井用环空长效保护液的所述除氧性的第七评价值。
4.根据权利要求3所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，对于所述高温稳定性进行模拟实验时，所述第一实验组实验中的对照样本呈浅棕黄色，体系澄明、均匀，所述老化实验结束后，观察所述第一实验组实验的实验现象，
若所述实验样本颜色变深则判断实验样本符合单一判断条件，
若实验样本出现分层或沉淀，则判断实验样本符合单一判断条件，
若实验样本溶液不均匀，则判断实验样本符合单一判断条件，
根据所述实验样本符合单一判断条件项目的个数确定所述第一评价值是否符合标准，
若符合所述单一判断条件的个数小于等于两个时，判定所述高温稳定性符合标准要求。
5.根据权利要求3所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，
对于所述抗CO2性进行模拟实验时，对于任一CO2浓度下所述挂片腐蚀实验结束后，根据不同钢级下钢片腐蚀速率的接近程度及外观腐蚀情况，判断所述第五评价值的评价等极，
若不同钢级下的钢片腐蚀速率接近，且不同钢级钢片外观均无明显局部腐蚀则判定所述第五评价值为所述抗CO2性的一级评价值，
所述一级评价值为所述第五评价值的第五标准评价值，若第五评价值大于等于所述第五标准评价值，则判定所述井用环空长效保护液的抗CO2性符合标准要求。
6.根据权利要求3所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，对于所述除氧性进行模拟实验时，检测所述对照组中的初始溶解氧含量与所述实验组中的实际溶解氧含量，根据所述初始溶解氧含量和所述实际溶解氧含量计算溶氧率，根据所述溶氧率和除氧时长计算井用环空长效保护液的所述除氧性的第七评价值，
计算过程中，设置有所述溶氧率对所述第七评价值的第一计算补偿参数，所述除氧时长对所述第七评价值的第二计算补偿参数，
若所述第七评价值大于等于第七标准评价值，则判定所述井用环空长效保护液的除氧性符合标准要求，
其中，所述第七标准评价值为行业标准值。
7.根据权利要求4-6所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，根据所述井用环空长效保护液各性能评价值计算总性能评价值，将所述总性能评价值与行业设定的总性能标准评价值进行比较，
若总性能评价值大于等于所述总性能标准评价值，则判定所述套管环空保护液各性能均符合标准要求，
计算所述总性能标准评价值的过程中，设置有对所述总性能评价值的总评价参数。
8.根据权利要求7所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，所述总评价参数的数值根据各性能评价参数的数值而确定，任一性能的所述评价参数的数值根据其对应的评价值而确定，
若任一评价值小于其对应的标准评价值，则其对应的评价参数取值为0，若任一评价值大于等于其对应的标准评价值，则其对应的评价参数取值为1。
9.一种井用环空长效保护液制备工艺，基于权利要求1-8所述的井用环空长效保护液性能评价方法，其特征在于，
步骤S01,选择复合缓蚀剂CHS-4、复合盐CHYJ密度调节剂和CHSJ-2杀菌剂作为井用环空长效保护液的处理剂；
步骤S02，对步骤S01中选择的各处理剂与其他组分进行定量的抽取；
步骤S03,将定量抽取的各处理剂与其他组分按照比例进行混合，制备一定密度的水基有机盐井用环空长效保护液；
其中，步骤S02中的所述其他组分包括，水、除氧剂和PH值调节剂。
10.一种井用环空长效保护液，基于权利要求9所述的井用环空长效保护液制备工艺，其特征在于，所述井用环空长效保护液的基本配方为：水+CHSJ-2杀菌剂+除氧剂+CHYJ复合盐+PH值调节剂+CHS-4缓蚀剂。
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