油田缓蚀剂.doc

1 绪论 1.1 选题的目的和意义 近年来，能源供应日趋紧张，全世界对能源的关注和重视大大提高。这导致石油开发部门加大对石油的开采力度。在石油生产过程中，CO2常常作为天然气或油田伴生气的组分之一存在于油气中，此外采用CO2的OR(提高原油采收率)原油增产技术，也将它带入原油的输送系统，因此，油气工业中广泛存在CO2CO2溶入水后对钢铁有极强的腐蚀性，在相同的pH值下，由于CO2的总酸度比盐酸高，因此它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重。腐蚀可能使油气井的寿命大大低于设计寿命，低碳钢的腐蚀速率有时高达7 mm/a，有时甚至更高。CO2腐蚀已经成为我国各油田进行腐蚀控制亟待解决的重要课题SM一SSM一SSH2S和CO2的一般腐蚀，同时耐蚀材料成本高。各种有机、无机涂镀层用于管路内防护时施工难度较大，且存在结合力低、不能保护丝扣、不适应苛刻力学环境、有机涂料易老化、耐高温性能差等缺点。在介质中加人少量缓蚀剂，可显著减少金属材料的腐蚀速度，并可保持金属的物理机械性能不变。缓蚀剂具有成本低、操作简单、见效快、能保护整体设备、适合长期保护等特点，采用缓蚀剂无疑是油气田设备的最佳防护措施之一，也是该领域中国内外学者研究得最多的防腐措施。国内外的油田现场应用表明，加注缓蚀剂能大大提高油田设备的使用寿命。 1.2 油田缓蚀剂研究现状及发展趋势 缓蚀剂的研究、开发与应用经历了不同阶段。最初，由于冶金工业的发展，为钢铁材料酸洗除锈和设备的除垢研制了酸洗缓蚀剂。随后，因石油工业油井酸化技术的需要研究开发了油井酸化缓蚀剂和油气田缓蚀剂。此后，随着石油化工、电力、交通运输工业的发展，海水、工业用水等冷却系统用的中性介质无机缓蚀剂迅速发展。 其中统计因子由实验确定。根据R的大小来确定各因素最佳水平参数。 目前，国内外使用的油田缓蚀剂大多是吸附型缓蚀剂，主要缓蚀成分是有机物[7]，如链状有机胺及其衍生物、咪哇琳及其盐、季铁盐类、松香衍生物、磺酸盐、亚胺乙酸衍生物及炔醇类等。丙炔醇类、有机胺类、咪唑琳及其衍生物类、季按盐类缓蚀效果较好。从报道的情况看，研究的吸附型缓蚀剂主要有液相、气/液双相和沉降型缓蚀剂。液相缓蚀剂只适用液相介质中防腐，对气相中的设备无缓蚀效果。气/液双相缓蚀剂用于抑制含水井液体部分及液面100mm—500mm管段的腐蚀，它既含液相又含气相缓蚀成分[8]，因此，既具液相又具气相保护作用。由于加人油气井中的缓蚀剂，易被流动的介质带走，或是被提取出的物质携出，造成浪费，因此，开始研究沉降型缓蚀剂。沉降型缓蚀剂(加重缓饨剂)易降到井底，并在井底缓慢释放。在一定的工艺条件下，沉降型缓蚀的缓蚀是采用鳌合技术或高分子膜技术，将交联剂、鳌合剂或高分子膜体和溶剂混合生成鳌合物或制成微胶囊状，目前以鳌合物产品为主[9]。原理是缓蚀剂中含有某些鳌合物或能介质中的成分生成鳌合物的结构，在介质中，通过鳌合物离解平衡缓慢释放有效的缓蚀成分。适用于边远井和加注缓蚀剂较难的油气井。高效沉降型缓蚀剂的标准是沉降快，释放速度慢[10]。 目前油田腐蚀现状最突出的是CO2的腐蚀，关于CO2的腐蚀研究已成为国内外研究的热点，对CO2缓蚀剂的研究和开发也在进一步的深入。目前油气生产及CO2驱油过程中广泛采用的抗CO2腐蚀的缓蚀剂(orrosion Inhibitor)已有很多种，通常采用油溶性、水分散剂型缓蚀剂(常用长链脂肪酸)，如胺类、酸胺类、亚胺类、咪琳等有机长链化合物，也可以用有机磷酸盐。这些化合物或者有极性或者是离子化的盐，其电荷集中在氮、氧或含磷基团上，这样的化合物具有表面活性。在水溶液中的金属表面上带有表面电荷，缓蚀剂能迅速地吸附在金属表面上，这个过程进行的非常快。一旦缓蚀剂以这种方式(物理吸附)被吸附，便发生缓蚀剂和金属之间的电荷迁移，结果形成非常牢固的化学键，即化学吸附。化学吸附过程会在金属表面上形成牢固的缓蚀剂膜，使金属与腐蚀介质隔离。国内对CO2缓蚀剂的研究始于20世纪80年代，由中国科学院金属腐蚀与防护研究所相继与华北油田、中原油田和四川石油设计院合作，研制出了一系列控制CO2腐蚀的缓蚀剂，如杨怀玉、陈家坚等人研制的IMC系列缓蚀剂，在我国中原油田、华北油田、吉林油田等多个油田得到了应用，获得了较好的经济效益。IMC-80系列缓蚀剂是通过有机合成，把炔醇基、氨基和季基结构等具有较好缓蚀剂性能的官能团相互嫁接，使其在使用性能上能相互取长补短，再复配一定比例的杀菌剂、分散剂、消泡剂等辅助成分而形成。华中科技大学(原华中理工大学)于20世纪90年代初研究开发了以咪琳为主复配硫脉的CO2腐蚀缓蚀剂，本世纪初又研制成功缓释型固体棒状缓蚀剂，并成功应用于中原油田，投加一次该缓蚀剂，能在长达一个月内较好地抑制油套管线CO2腐蚀。杨小平等人研制了油溶性成膜缓蚀剂CZ3系列，对