氣井緩蝕劑多媒體

1、研究報(bào)告研究報(bào)告匯報(bào)提綱n一、項(xiàng)目概述一、項(xiàng)目概述n二、取得的主要階段成果二、取得的主要階段成果n三、三、效益分析及推廣應(yīng)用前景效益分析及推廣應(yīng)用前景n四、四、結(jié)論與建議結(jié)論與建議一、項(xiàng)目概述一、項(xiàng)目概述l（一（一）立項(xiàng)）立項(xiàng)背景背景 考慮到高含硫氣田井下高溫高壓且高含考慮到高含硫氣田井下高溫高壓且高含H2S、CO2的惡劣腐蝕環(huán)境，高鎳基合金雖然耐蝕性能較的惡劣腐蝕環(huán)境，高鎳基合金雖然耐蝕性能較好，但價(jià)格過(guò)于昂貴，而抗硫鋼很難滿足生產(chǎn)需要，好，但價(jià)格過(guò)于昂貴，而抗硫鋼很難滿足生產(chǎn)需要，且目前國(guó)內(nèi)外的緩蝕劑很難達(dá)到耐高溫的要求，故且目前國(guó)內(nèi)外的緩蝕劑很難達(dá)到耐高溫的要求，故立項(xiàng)開(kāi)展新型高溫氣井緩

2、蝕劑研究，解決井下管柱立項(xiàng)開(kāi)展新型高溫氣井緩蝕劑研究，解決井下管柱的腐蝕問(wèn)題。的腐蝕問(wèn)題。l（二）合同研究?jī)?nèi)容與實(shí)際完成情況對(duì)比（二）合同研究?jī)?nèi)容與實(shí)際完成情況對(duì)比年度年度任務(wù)年度考核指標(biāo)完成情況20081、文獻(xiàn)調(diào)研、產(chǎn)品收集2、國(guó)內(nèi)外高含硫氣田緩蝕劑樣品分析3、高含硫氣田氣井緩蝕劑主體分子的設(shè)計(jì)及合成1、確定緩蝕劑主體分子結(jié)構(gòu)2、建立緩蝕劑系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法3、收集評(píng)價(jià)高溫緩蝕劑20個(gè)1、國(guó)內(nèi)外近30年文獻(xiàn)和專(zhuān)利的調(diào)研 2、收集國(guó)內(nèi)外緩蝕劑樣品30多個(gè)，完成6種主要產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析和性能評(píng)價(jià) 3、建立了高溫高壓H2S/CO2緩蝕劑評(píng)價(jià)裝置和系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，并對(duì)30多個(gè)緩蝕劑樣品進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)，通過(guò)大量

3、實(shí)驗(yàn)確定了井下高溫緩蝕劑的主體結(jié)構(gòu)與配體結(jié)構(gòu)l（二）合同研究?jī)?nèi)容與實(shí)際完成情況對(duì)比（二）合同研究?jī)?nèi)容與實(shí)際完成情況對(duì)比年度年度任務(wù)年度考核指標(biāo)完成情況20091、高含硫氣田氣井緩蝕劑復(fù)配單元的優(yōu)選2、高含硫氣田氣井井筒條件下緩蝕劑對(duì)電化學(xué)腐蝕的抑制效果評(píng)價(jià)1、合成復(fù)配出高溫緩蝕劑6個(gè)并評(píng)價(jià)其性能；2、完成緩蝕劑對(duì)電化學(xué)腐蝕的抑制效果評(píng)價(jià) 1、合成復(fù)配緩蝕劑20多個(gè)，評(píng)價(jià)了30多個(gè)藥劑品種，基本確定了高酸性氣田緩蝕劑復(fù)配單元的類(lèi)型 2、完成緩蝕劑電化學(xué)腐蝕抑制效果評(píng)價(jià)試驗(yàn)20101、氣井井筒條件下緩蝕劑對(duì)H2S應(yīng)力開(kāi)裂的抑制效果評(píng)價(jià)2、緩蝕劑與溶硫劑的配伍性研究 1、全面完成緩蝕劑的合成復(fù)配及性

4、能評(píng)價(jià)工作；2、緩蝕劑指標(biāo)達(dá)到課題規(guī)定的指標(biāo)1、完成緩蝕劑抑制H2S應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)；2、完成緩蝕劑的配伍性實(shí)驗(yàn)l（三）合同要求指標(biāo)與實(shí)際技術(shù)指標(biāo)對(duì)比（三）合同要求指標(biāo)與實(shí)際技術(shù)指標(biāo)對(duì)比年度合同要求指標(biāo)實(shí)際技術(shù)指標(biāo)20082010（1）氣井緩蝕劑緩蝕率90%、穩(wěn)定性150；（2）緩蝕劑與溶硫劑配伍性良好（1）緩蝕劑緩蝕率96%、穩(wěn)定性150；（2）緩蝕劑配伍性良好n1.現(xiàn)狀現(xiàn)狀調(diào)研調(diào)研與機(jī)理分析與機(jī)理分析 井下高溫緩蝕劑系列，用于普通油氣田和低酸性氣田的井下高溫緩蝕劑和酸化緩蝕劑的研究已經(jīng)比較成熟，但對(duì)于高含硫酸性氣田，國(guó)外采用的技術(shù)是在沒(méi)有地層水并含有凝析油的條件下采用碳素鋼+緩蝕劑進(jìn)行

5、防護(hù)，主要還是采取高鎳基合金進(jìn)行防護(hù)。我國(guó)也主要采用碳素鋼+緩蝕劑防護(hù)技術(shù)。 在緩蝕劑評(píng)價(jià)技術(shù)上，特別是對(duì)于點(diǎn)腐蝕、硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和氫誘發(fā)裂紋等局部腐蝕抑制作用的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)上，都還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際和國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，甚至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有。有關(guān)的緩蝕劑評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)都是根據(jù)各自所需來(lái)進(jìn)行確定的。二、取得的主要階段成果二、取得的主要階段成果n緩緩蝕機(jī)理蝕機(jī)理分析分析 緩蝕劑緩蝕劑中電負(fù)性高的中電負(fù)性高的O、N、P、S等元素的親水性極性基等元素的親水性極性基團(tuán)吸附于金屬表面，可形成致密、完整的覆蓋膜。團(tuán)吸附于金屬表面，可形成致密、完整的覆蓋膜。咪唑啉季胺鹽咪唑啉季胺鹽喹啉衍生物喹啉衍生物2.1 初步篩選試

6、驗(yàn)初步篩選試驗(yàn) 初步確定將初步確定將喹啉類(lèi)、吡啶類(lèi)、工業(yè)釜渣和曼尼希堿類(lèi)緩蝕劑喹啉類(lèi)、吡啶類(lèi)、工業(yè)釜渣和曼尼希堿類(lèi)緩蝕劑主體作為進(jìn)一步試驗(yàn)的研究對(duì)象。主體作為進(jìn)一步試驗(yàn)的研究對(duì)象。緩蝕劑名稱(chēng)使用濃度（mg/L）平均腐蝕速度（mm/a）表面有無(wú)局部腐蝕表面膜完整性有無(wú)金屬光澤油酸咪唑啉-14000.65有不連續(xù)有油酸咪唑啉-24000.74有不連續(xù)有環(huán)烷酸咪唑啉4000.89有不連續(xù)有硬脂酸咪唑啉4000.49有不連續(xù)無(wú)苯甲酸咪唑啉4001.53有不連續(xù)無(wú)吡啶-14000.2無(wú)連續(xù)有吡啶-24000.15無(wú)連續(xù)有喹啉-14000.17無(wú)連續(xù)有喹啉-24000.14無(wú)連續(xù)有工業(yè)釜渣4000.18無(wú)

7、連續(xù)有制藥工業(yè)釜渣4000.26有連續(xù)有曼尼西堿-14000.35有不連續(xù)有曼尼西堿-24000.29有不連續(xù)有曼尼西堿-34000.43有不連續(xù)有改性萘4000.65無(wú)不連續(xù)有改性蒽4000.57無(wú)不連續(xù)有n2.氣井氣井緩蝕劑的制備與性能評(píng)價(jià)緩蝕劑的制備與性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)條件：試驗(yàn)條件：90 ，H2S/CO2飽和，飽和，P110SS試片試片 2.2 模擬工況評(píng)價(jià)試驗(yàn)?zāi)M工況評(píng)價(jià)試驗(yàn) 從結(jié)果從結(jié)果綜合分析綜合分析來(lái)看來(lái)看，喹啉類(lèi)、吡啶類(lèi)和工業(yè)釜渣具有良，喹啉類(lèi)、吡啶類(lèi)和工業(yè)釜渣具有良好的高溫條件下抗好的高溫條件下抗H2S/CO2腐蝕的綜合能力，可作為高溫抗硫緩蝕劑的主體腐蝕的綜合能力，可作為高溫抗

8、硫緩蝕劑的主體。緩蝕劑名稱(chēng)濃度mg/L試驗(yàn)溫度平均腐蝕速度mm/y有無(wú)局部腐蝕表面膜狀態(tài)吡啶-110001200.213輕微連續(xù)15001500.341有連續(xù)吡啶-210001200.197有不連續(xù)15001500.312有不連續(xù)喹啉-110001200.182無(wú)連續(xù)15001500.164無(wú)連續(xù)喹啉-210001200.142無(wú)連續(xù)15001500.182無(wú)連續(xù)工業(yè)釜渣10001200.212無(wú)連續(xù)15001500.231輕微連續(xù)曼尼希堿-110001200.356有不連續(xù)15001500.315有不連續(xù)曼尼希堿-210001200.372有不連續(xù)150015001501500.3210.3

9、21有有不連續(xù)試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件：H2S分壓分壓3MPa，CO2分壓分壓2MPa，總壓，總壓30Mpa，模擬線速度：，模擬線速度：3米米/秒秒，介質(zhì)：介質(zhì)：30g/LNaCl+33g/LCaCl30g/LNaCl+33g/LCaCl2 2水溶液水溶液2.3 新型新型緩蝕劑緩蝕劑主體的合成主體的合成 根據(jù)試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)確定確定的喹啉、吡啶和工業(yè)釜渣的喹啉、吡啶和工業(yè)釜渣緩緩蝕劑主體蝕劑主體，通過(guò)化學(xué)改性并綜合考慮，通過(guò)化學(xué)改性并綜合考慮其其水溶性、配伍性、穩(wěn)定性等多水溶性、配伍性、穩(wěn)定性等多種因素，合成種因素，合成了幾了幾種種新型緩蝕劑。新型緩蝕劑。緩蝕劑名稱(chēng)溫度濃度mg/l腐蝕速度（mm/y）局部

10、腐蝕表面狀態(tài)喹啉-a12010000.143局部輕微斑蝕較好15015000.152局部輕微斑蝕較好喹啉-b12010000.236斑蝕較差15015000.289斑蝕較差喹啉-c12010000.127無(wú)較好15015000.141無(wú)較好工業(yè)釜渣-a12010000.156局部輕微斑蝕較好15015000.194局部輕微斑蝕較好工業(yè)釜渣-b12010000.167局部輕微斑蝕較好15015000.193局部輕微斑蝕較好工業(yè)釜渣-c12010000.231局部輕微斑蝕較好15015000.217局部斑蝕較好吡啶-a12010000.257斑蝕差吡啶-b12010000.226局部斑蝕差1501

11、5000.238斑蝕差結(jié)果表明結(jié)果表明：喹啉改性緩蝕劑的綜合性能最好，工業(yè)釜渣改性化合物喹啉改性緩蝕劑的綜合性能最好，工業(yè)釜渣改性化合物性能優(yōu)于吡啶的改性化合物。從實(shí)用和經(jīng)濟(jì)因素考慮，我們性能優(yōu)于吡啶的改性化合物。從實(shí)用和經(jīng)濟(jì)因素考慮，我們確定將確定將喹啉和工業(yè)釜渣的改性化合物作為高溫抗硫緩蝕劑主體喹啉和工業(yè)釜渣的改性化合物作為高溫抗硫緩蝕劑主體喹啉喹啉-150 喹啉喹啉-120 釜渣釜渣-150 釜渣釜渣-120 吡啶吡啶-150 吡啶吡啶-1202.4 緩蝕劑緩蝕劑配體的篩選配體的篩選 試驗(yàn)條件緩蝕配體名稱(chēng)T=90，PH2S=飽和PCO2=1.5MPaP總=10MPaT= 120， PH2

12、S=1.5MPaPCO2=1.5MPaP總=10MPaT= 150， PH2S=MPa，PCO2=1.5MPa，P總=10MPa結(jié)論烏洛托品差否硫脲類(lèi)化合物好差否長(zhǎng)鏈脂肪酸改性物好較好較好否炔醇類(lèi)化合物好好好可用碘化物好好較好可用蟻酸類(lèi)衍生物好較好較好否有機(jī)胺好好較好可用表面活性劑-1好好較差否表面活性劑-2好好好可用表面活性劑-3好好好可用實(shí)驗(yàn)材料：抗硫鋼，模擬普光氣田產(chǎn)出水2.5 氣井緩蝕劑氣井緩蝕劑GWS產(chǎn)品的形成產(chǎn)品的形成 在大量的緩蝕劑主體和配體的篩選試驗(yàn)在大量的緩蝕劑主體和配體的篩選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合緩蝕率、抗局部腐蝕能力、水溶性、穩(wěn)定性和的基礎(chǔ)上，結(jié)合緩蝕率、抗局部腐蝕能力、水溶

13、性、穩(wěn)定性和配伍性配伍性等綜合等綜合因素，研究出綜合因素較佳的因素，研究出綜合因素較佳的GWS-1和和GWS-2兩種高溫、高抗硫緩蝕劑兩種高溫、高抗硫緩蝕劑物性描述：物性描述：GWS-1和和GWS-2兩種緩蝕劑均為液體，呈棕紅色，開(kāi)口閃點(diǎn)兩種緩蝕劑均為液體，呈棕紅色，開(kāi)口閃點(diǎn) 45，且均為水包油型分散微膠體，在水、甲醇和乙醇中易溶。，且均為水包油型分散微膠體，在水、甲醇和乙醇中易溶。 緩蝕劑名稱(chēng)100120150備注腐蝕速率mm/a緩蝕率 %腐蝕速率mm/a緩蝕率 %腐蝕速率mm/a緩蝕率 %GWS-10.082（添加濃度 400mg/L）97.40.091（添加濃度 700mg/L）98.8

14、0.102（添加濃度 1500mg/L）98.3試片表面光亮，無(wú)斑蝕和點(diǎn)蝕GWS-20.069（添加濃度 400mg/L）98.20.097（添加濃度 700mg/L）98.40.114（添加濃度 1500mg/L）97.8GWS-1和和GWS-2氣井緩蝕劑性能評(píng)價(jià)：氣井緩蝕劑性能評(píng)價(jià)：GWS-1,100 GWS-2,100 WS-1,120 GWS-2,120 GWS-1,150 GWS-2,150 GWS-1在在 100（左）和（左）和150（右）條件下成膜的（右）條件下成膜的SEM形貌形貌GWS-2GWS-2在在 100100（左）和（左）和150150（右）條件下成膜的（右）條件下成膜

15、的SEMSEM形貌形貌SEM分析：分析：兩種緩蝕劑都能在高溫下形成較致密的膜，兩種緩蝕劑都能在高溫下形成較致密的膜，且且在基在基體表面的附著力較強(qiáng)，其中，體表面的附著力較強(qiáng)，其中，GWS-2形成的膜相對(duì)較光滑。形成的膜相對(duì)較光滑。2.6 配伍性評(píng)價(jià)配伍性評(píng)價(jià)：兩種緩蝕劑水溶性均良好，未出現(xiàn)沉淀物等雜質(zhì)兩種緩蝕劑水溶性均良好，未出現(xiàn)沉淀物等雜質(zhì) GWS-1 GWS-1緩蝕劑溶于水形貌緩蝕劑溶于水形貌 GWS-2 GWS-2緩蝕劑溶于水形貌緩蝕劑溶于水形貌緩蝕劑與溶硫劑的配伍性試驗(yàn)緩蝕劑與溶硫劑的配伍性試驗(yàn)試驗(yàn)條件：試驗(yàn)條件：緩蝕劑緩蝕劑GWS-2(1500PPM)，溶硫劑，溶硫劑R1(1000P

16、PM)， 其余試驗(yàn)條件同模擬工況其余試驗(yàn)條件同模擬工況試驗(yàn)結(jié)果：腐蝕速率為試驗(yàn)結(jié)果：腐蝕速率為0.112mm/a（配伍前為（配伍前為0.114mm/a）。）。試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)論：緩蝕劑和溶硫劑結(jié)論：緩蝕劑和溶硫劑R1配伍性良好，對(duì)緩蝕率基本沒(méi)有影響。配伍性良好，對(duì)緩蝕率基本沒(méi)有影響。n2.7 性能評(píng)價(jià)性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)試驗(yàn)n（1）抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂腐蝕試驗(yàn)抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂腐蝕試驗(yàn) 緩蝕劑抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能評(píng)定試驗(yàn)：四點(diǎn)法 試驗(yàn)溶液:3%NaCl+3.3%CaCl2，試驗(yàn)溫度與加藥濃度：60時(shí)加注60ppm，150加注1500ppm，加注藥劑均為GWS-1，PH2S：3MPa，PCO2：2MPa, 總壓

17、 30 MPa（用氮?dú)庹{(diào)節(jié)）n試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)果 60SSC實(shí)驗(yàn)后試件形貌 150SSC實(shí)驗(yàn)后試件形貌 空白試樣從從60和和150的的SSC試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，空白試樣發(fā)生了斷裂，而添加緩蝕劑空白試樣發(fā)生了斷裂，而添加緩蝕劑后，試件均沒(méi)有發(fā)生斷裂，且表面腐后，試件均沒(méi)有發(fā)生斷裂，且表面腐蝕有所降低，說(shuō)明緩蝕劑對(duì)抗蝕有所降低，說(shuō)明緩蝕劑對(duì)抗SSC腐腐蝕有較好的效果。蝕有較好的效果。n（2）緩蝕劑電化學(xué)試驗(yàn)緩蝕劑電化學(xué)試驗(yàn) 抗?jié)B氫性能試驗(yàn)抗?jié)B氫性能試驗(yàn)：GWS-1和和GWS-2兩種緩蝕劑都具有優(yōu)異的防止兩種緩蝕劑都具有優(yōu)異的防止氫擴(kuò)散的能力，其中氫擴(kuò)散的能力，其中GWS-1達(dá)到了達(dá)到了93%

18、，GWS-2達(dá)到了達(dá)到了90%以上，以上，這也表明形成的緩蝕劑膜具有很高的吸附強(qiáng)度和連續(xù)完整性這也表明形成的緩蝕劑膜具有很高的吸附強(qiáng)度和連續(xù)完整性0200004000060000800000.000.020.040.060.080.10i（mA/cm2）T(second) blank GWS-1 GWS-2抗?jié)B氫性能試驗(yàn)裝置抗?jié)B氫性能試驗(yàn)裝置兩種兩種緩蝕劑的電化學(xué)氫擴(kuò)散試驗(yàn)曲線緩蝕劑的電化學(xué)氫擴(kuò)散試驗(yàn)曲線抗電偶腐蝕試驗(yàn)抗電偶腐蝕試驗(yàn)：GWS-1和和GWS-2都具有優(yōu)良的抗電偶腐蝕的能力，都具有優(yōu)良的抗電偶腐蝕的能力， 120 時(shí)時(shí)其抑制電偶腐蝕的能力其抑制電偶腐蝕的能力分別為分別為73%和和6

19、7%，均，均可可有效減輕高有效減輕高溫井下的電偶腐蝕。溫井下的電偶腐蝕。01020304050600123456789R(mm/a)T(h) blank GWS-10102030405060012345678R(mm/a)T(H) blank GWS-101020304050600123456789R( mm/a)T(H) blankGWS-20102030405060012345678R（mm/a）T（H） blank GWS-2GWS-190400mg/LGWS-11201000mg/LGWS-290400mg/LGWS-21201000mg/L腐蝕速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的電偶腐蝕數(shù)據(jù)腐蝕速度達(dá)到

20、穩(wěn)定時(shí)的電偶腐蝕數(shù)據(jù)電偶對(duì)（P110-G3） 90 120 空白 GWS-1（400mg/L） GWS-2（400mg/L） 空白 GWS-1（1000mg/L） GWS-2（1000mg/L） 腐蝕速度（mm/a） 1.380.340.412.150.560.69緩蝕率（%） 75.470.373.967.9三、三、效益分析及推廣應(yīng)用前景效益分析及推廣應(yīng)用前景 （一）效益分析（一）效益分析 高含硫氣田井下油管采用鎳基合金高含硫氣田井下油管采用鎳基合金G3材質(zhì)，單井按材質(zhì)，單井按5500米，米，13.6噸噸/米計(jì)，單價(jià)按米計(jì)，單價(jià)按45萬(wàn)元萬(wàn)元/噸，則每口井僅噸，則每口井僅G3材質(zhì)需材質(zhì)需3360多萬(wàn)元，若采用多萬(wàn)元，若采用P110SS+緩蝕劑方案，緩蝕劑方案，P110SS單價(jià)按單價(jià)按0.8萬(wàn)元萬(wàn)元/噸，緩蝕劑按噸，緩蝕劑按20噸噸/年加年加注，單價(jià)按注，單價(jià)按3萬(wàn)元萬(wàn)元/噸計(jì)，以噸計(jì)，以10年估算，則成本約為年估算，則成本約為660萬(wàn)元，單井可節(jié)萬(wàn)元，單井可節(jié)約成本約成本2700多萬(wàn)元。多萬(wàn)元。（二）推廣應(yīng)用前景（二）推廣