气井缓蚀剂多媒体

高含硫气田气井缓蚀剂研究研究报告汇报提纲一、项目概述二、取得的主要阶段成果三、效益分析及推广应用前景四、结论与建议一、项目概述（一）立项背景考虑到高含硫气田井下高温高压且高含H2S、CO2的恶劣腐蚀环境，高镍基合金虽然耐蚀性能较好，但价格过于昂贵，而抗硫钢很难满足生产需要，且目前国内外的缓蚀剂很难达到耐高温的要求，故立项开展新型高温气井缓蚀剂研究，解决井下管柱的腐蚀问题。（二）合同研究内容与实际完成情况对比年度年度任务年度考核指标完成情况20081、文献调研、产品收集2、国内外高含硫气田缓蚀剂样品分析3、高含硫气田气井缓蚀剂主体分子的设计及合成1、确定缓蚀剂主体分子结构2、建立缓蚀剂系统评价方法3、收集评价高温缓蚀剂20个1、国内外近30年文献和专利的调研2、收集国内外缓蚀剂样品30多个，完成6种主要产品的结构分析和性能评价3、建立了高温高压H2S/CO2缓蚀剂评价装置和系统评价方法，并对30多个缓蚀剂样品进行了性能评价，通过大量实验确定了井下高温缓蚀剂的主体结构与配体结构（二）合同研究内容与实际完成情况对比年度年度任务年度考核指标完成情况20091、高含硫气田气井缓蚀剂复配单元的优选2、高含硫气田气井井筒条件下缓蚀剂对电化学腐蚀的抑制效果评价1、合成复配出高温缓蚀剂6个并评价其性能；2、完成缓蚀剂对电化学腐蚀的抑制效果评价1、合成复配缓蚀剂20多个，评价了30多个药剂品种，基本确定了高酸性气田缓蚀剂复配单元的类型2、完成缓蚀剂电化学腐蚀抑制效果评价试验20101、气井井筒条件下缓蚀剂对H2S应力开裂的抑制效果评价2、缓蚀剂与溶硫剂的配伍性研究1、全面完成缓蚀剂的合成复配及性能评价工作；2、缓蚀剂指标达到课题规定的指标1、完成缓蚀剂抑制H2S应力腐蚀性能评价试验；2、完成缓蚀剂的配伍性实验（三）合同要求指标与实际技术指标对比年度合同要求指标实际技术指标2008—2010（1）气井缓蚀剂缓蚀率≥90%、稳定性≥150℃；（2）缓蚀剂与溶硫剂配伍性良好（1）缓蚀剂缓蚀率≥96%、稳定性≥150℃；（2）缓蚀剂配伍性良好1.现状调研与机理分析井下高温缓蚀剂系列，用于普通油气田和低酸性气田的井下高温缓蚀剂和酸化缓蚀剂的研究已经比较成熟，但对于高含硫酸性气田，国外采用的技术是在没有地层水并含有凝析油的条件下采用碳素钢+缓蚀剂进行防护，主要还是采取高镍基合金进行防护。我国也主要采用碳素钢+缓蚀剂防护技术。在缓蚀剂评价技术上，特别是对于点腐蚀、硫化物应力开裂和氢诱发裂纹等局部腐蚀抑制作用的评价方法和标准上，都还没有统一的国际和国家的标准，甚至行业标准也没有。有关的缓蚀剂评价方法和指标都是根据各自所需来进行确定的。二、取得的主要阶段成果缓蚀机理分析缓蚀剂中电负性高的O、N、P、S等元素的亲水性极性基团吸附于金属表面，可形成致密、完整的覆盖膜。咪唑啉季胺盐喹啉衍生物2.1初步筛选试验初步确定将喹啉类、吡啶类、工业釜渣和曼尼希碱类缓蚀剂主体作为进一步试验的研究对象。缓蚀剂名称使用浓度（mg/L）平均腐蚀速度（mm/a）表面有无局部腐蚀表面膜完整性有无金属光泽油酸咪唑啉-14000.65有不连续有油酸咪唑啉-24000.74有不连续有环烷酸咪唑啉4000.89有不连续有硬脂酸咪唑啉4000.49有不连续无苯甲酸咪唑啉4001.53有不连续无吡啶-14000.2无连续有吡啶-24000.15无连续有喹啉-14000.17无连续有喹啉-24000.14无连续有工业釜渣4000.18无连续有制药工业釜渣4000.26有连续有曼尼西碱-14000.35有不连续有曼尼西碱-24000.29有不连续有曼尼西碱-34000.43有不连续有改性萘4000.65无不连续有改性蒽4000.57无不连续有2.气井缓蚀剂的制备与性能评价试验条件：90℃，H2S/CO2饱和，P110SS试片2.2模拟工况评价试验从结果综合分析来看，喹啉类、吡啶类和工业釜渣具有良好的高温条件下抗H2S/CO2腐蚀的综合能力，可作为高温抗硫缓蚀剂的主体。缓蚀剂名称浓度mg/L试验温度℃平均腐蚀速度mm/y有无局部腐蚀表面膜状态吡啶-110001200.213轻微连续15001500.341有连续吡啶-210001200.197有不连续15001500.312有不连续喹啉-110001200.182无连续15001500.164无连续喹啉-210001200.142无连续15001500.182无连续工业釜渣10001200.212无连续15001500.231轻微连续曼尼希碱-110001200.356有不连续15001500.315有不连续曼尼希碱-210001200.372有不连续15001500.321有不连续试验条件：H2S分压3MPa，CO2分压2MPa，总压30Mpa，模拟线速度：3米/秒，介质：30g/LNaCl+33g/LCaCl2水溶液2.3新型缓蚀剂主体的合成根据试验确定的喹啉、吡啶和工业釜渣缓蚀剂主体，通过化学改性并综合考虑其水溶性、配伍性、稳定性等多种因素，合成了几种新型缓蚀剂。缓蚀剂名称温度℃浓度mg/l腐蚀速度（mm/y）局部腐蚀表面状态喹啉-a12010000.143局部轻微斑蚀较好15015000.152局部轻微斑蚀较好喹啉-b12010000.236斑蚀较差15015000.289斑蚀较差喹啉-c12010000.127无较好15015000.141无较好工业釜渣-a12010000.156局部轻微斑蚀较好15015000.194局部轻微斑蚀较好工业釜渣-b12010000.167局部轻微斑蚀较好15015000.193局部轻微斑蚀较好工业釜渣-c12010000.231局部轻微斑蚀较好15015000.217局部斑蚀较好吡啶-a12010000.257斑蚀差吡啶-b12010000.226局部斑蚀差15015000.238斑蚀差结果表明：喹啉改性缓蚀剂的综合性能最好，工业釜渣改性化合物性能优于吡啶的改性化合物。从实用和经济因素考虑，我们确定将喹啉和工业釜渣的改性化合物作为高温抗硫缓蚀剂主体喹啉-150℃喹啉-120℃釜渣-150℃釜渣-120℃吡啶-150℃吡啶-120℃2.4缓蚀剂配体的筛选试验条件缓蚀配体名称T=90℃，PH2S=饱和PCO2=1.5MPaP总=10MPaT=120℃，PH2S=1.5MPaPCO2=1.5MPaP总=10MPaT=150℃，PH2S=MPa，PCO2=1.5MPa，P总=10MPa结论乌洛托品差否硫脲类化合物好差否长链脂肪酸改性物好较好较好否炔醇类化合物好好好可用碘化物好好较好可用蚁酸类衍生物好较好较好否有机胺好好较好可用表面活性剂-1好好较差否表面活性剂-2好好好可用表面活性剂-3好好好可用实验材料：抗硫钢，模拟普光气田产出水2.5气井缓蚀剂GWS产品的形成在大量的缓蚀剂主体和配体的筛选试验的基础上，结合缓蚀率、抗局部腐蚀能力、水溶性、稳定性和配伍性等综合因素，研究出综合因素较佳的GWS-1和GWS-2两种高温、高抗硫缓蚀剂物性描述：GWS-1和GWS-2两种缓蚀剂均为液体，呈棕红色，开口闪点45℃，且均为水包油型分散微胶体，在水、甲醇和乙醇中易溶。缓蚀剂名称100℃120℃150℃备注腐蚀速率mm/a缓蚀率%腐蚀速率mm/a缓蚀率%腐蚀速率mm/a缓蚀率%GWS-10.082（添加浓度400mg/L）97.40.091（添加浓度700mg/L）98.80.102（添加浓度1500mg/L）98.3试片表面光亮，无斑蚀和点蚀GWS-20.069（添加浓度400mg/L）98.20.097（添加浓度700mg/L）98.40.114（添加浓度1500mg/L）97.8GWS-1和GWS-2气井缓蚀剂性能评价：GWS-1,100GWS-2,100WS-1,120GWS-2,120GWS-1,150GWS-2,150GWS-1在100℃（左）和150℃（右）条件下成膜的SEM形貌GWS-2在100℃（左）和150℃（右）条件下成膜的SEM形貌SEM分析：两种缓蚀剂都能在高温下形成较致密的膜，且在基体表面的附着力较强，其中，GWS-2形成的膜相对较光滑。2.6配伍性评价：两种缓蚀剂水溶性均良好，未出现沉淀物等杂质GWS-1缓蚀剂溶于水形貌GWS-2缓蚀剂溶于水形貌缓蚀剂与溶硫剂的配伍性试验试验条件：缓蚀剂GWS-2(1500PPM)，溶硫剂R1(1000PPM)，其余试验条件同模拟工况试验结果：腐蚀速率为0.112mm/a（配伍前为0.114mm/a）。试验结论：缓蚀剂和溶硫剂R1配伍性良好，对缓蚀率基本没有影响。2.7性能评价试验（1）抗硫化物应力开裂腐蚀试验缓蚀剂抗硫化氢应力腐蚀开裂性能评定试验：四点法试验溶液:3%NaCl+3.3%CaCl2，试验温度与加药浓度：60℃时加注60ppm，150℃加注1500ppm，加注药剂均为GWS-1，PH2S：3MPa，PCO2：2MPa,总压30MPa（用氮气调节）试验结果60℃SSC实验后试件形貌150℃SSC实验后试件形貌空白试样从60℃和150℃的SSC试验结果来看，空白试样发生了断裂，而添加缓蚀剂后，试件均没有发生断裂，且表面腐蚀有所降低，说明缓蚀剂对抗SSC腐蚀有较好的效果。（2）缓蚀剂电化学试验抗渗氢性能试验：GWS-1和GWS-2两种缓蚀剂都具有优异的防止氢扩散的能力，其中GWS-1达到了93%，GWS2达到了90%以上，这也表明形成的缓蚀剂膜具有很高的吸附强度和连续完整性0200004000060000800000.000.020.040.060.080.10i（mA/cm2）T(second)blankGWS-1GWS-2抗渗氢性能试验装置两种缓蚀剂的电化学氢扩散试验曲线抗电偶腐蚀试验：GWS-1和GWS-2都具有优良的抗电偶腐蚀的能力，120℃时其抑制电偶腐蚀的能力分别为73%和67%，均可有效减轻高温井下的电偶腐蚀。01020304050600123456789R(mm/a)T(h)blankGWS-10102030405060012345678R(mm/a)T(H)blankGWS-101020304050600123456789R(mm/a)T(H)blankGWS-20102030405060012345678R（mm/a）T（H）blankGWS-2GWS-190℃400mg/LGWS-1120℃1000mg/LGWS-290℃400mg/LGWS-2120℃1000mg/L腐蚀速度达到稳定时的电偶腐蚀数据电偶对（P110-G3）90℃120℃空白GWS-1（400mg/L）GWS-2（400mg/L）空白GWS-1（1000mg/L）GWS-2（1000mg/L）腐蚀速度（mm/a）1.380.340.412.150.560.69缓蚀率（%）75.470.373.967.9三、效益分析及推广应用前景（一）效益分析高含硫气田井下油管采用镍基合金G3材质，单井按5500米，13.6吨/米计，单价按45万元/吨，则每口井仅G3材质需3360多万元，若采用P110SS+缓蚀剂方案，P110SS单价按0.8万元/吨，缓蚀剂按20吨/年加注，单价按3万元/吨计，以10年估算，则成本约为660万元，单井可节约成本2700多万元。（二）推广应用前景项目研究形成的高含硫气田气井缓蚀剂防护技术，可在大湾、毛坝区块或其它高含硫油气田井下系统推广应用，具有广泛的应用前景。四、结论与建议（一）创新点1、建立了高温高压H2S/CO2缓蚀剂评价装置和系统评价方法2、利用分子结构设计和正交试验合成并复配出高含硫气井缓蚀剂，缓蚀率在96%以上，耐温150℃，在国内属技术领先水平。（二）结论1、通过试验确定了喹啉、吡啶和工业釜渣等气井缓蚀剂主体成分，并筛选出炔醇类化合物、有机胺和表面活性剂等缓蚀剂配体成分。2、形成GWS系列缓蚀剂产品小样，其缓蚀率均在97%以上，抗硫化物应力开裂性能良好，抗渗氢性能达到90%以上，抑制电偶腐蚀能力在70%