氣田緩蝕劑的應用與效益分析

竇建芝 劉冬梅 馮思洋

1濰坊工程職業學院 2大慶油田采油六廠 3大慶油田水務公司中引水廠

氣田緩蝕劑的應用與效益分析

竇建芝1 劉冬梅2 馮思洋3

1濰坊工程職業學院 2大慶油田采油六廠 3大慶油田水務公司中引水廠

大慶徐家圍子深層天然氣田CO2含量高，同時采出含水天然氣中含有一定量的Cl-，這將加劇采出天然氣中CO2的腐蝕作用。大慶油田在優選出咪唑啉類單劑條件下，根據協同效應原理，經復配研制得到新型緩蝕劑。該緩蝕劑在模擬現場腐蝕環境條件下能夠有效成膜并起到緩蝕作用，室內評價對20#鋼的掛片的緩蝕率為96.2%。現場應用時，采用連續加藥方式，濃度為22mg/100m3氣時，緩蝕率達88%以上，每100m3的處理費用小于0.05元，具有顯著的經濟效益。

氣田；CO2腐蝕；緩蝕劑；腐蝕速率

目前，油田開發深層氣已經成為以氣補油長遠發展的戰略目標。勘探結果表明，大慶徐家圍子深層天然氣田CO2含量高，同時采出含水天然氣中含有一定量的Cl-，這將加劇采出天然氣中CO2的腐蝕作用。控制CO2腐蝕的技術主要有選擇耐蝕材料、加注緩蝕劑、內壁涂層或襯里3類。國內外實踐經驗表明，上述3類方法中，加注緩蝕劑是既經濟、可靠又十分靈活的控制腐蝕方法，在油氣田中應用最為廣泛。為有效控制CO2腐蝕給深層天然氣開發帶來的嚴重危害，從深層氣組成和現場環境條件入手，優選適合于深層氣田工況條件下使用的CO2緩蝕劑是十分必要的。

1 緩蝕劑的優選

對腐蝕速率影響因素的考察結果表明：溫度、CO2濃度、Cl-濃度及介質流速均對腐蝕速率起促進作用。天然氣生產的工況條件：溫度20～55℃，CO2分壓0.2～0.75 MPa，Cl-濃度1 000～5 000mg/ L，介質流速約2m/s。為在較短時間內對緩蝕劑配方進行有效評價，確定了腐蝕較為嚴重情況下室內實驗條件如下：溫度為60℃，分壓為1.0 MPa，NaCl濃度為1.75%，動態實驗轉速條件確定為2.5m/s。以上所確定的室內評價參數條件，腐蝕程度將嚴重于現場工況，可用于室內進行緩蝕劑篩選，腐蝕實驗周期確定為72 h。

在上述條件下進行緩蝕劑的篩選。大慶油田在優選出咪唑啉類單劑條件下，根據協同效應原理，經復配研制得到新型緩蝕劑。該緩蝕劑對于含鹽環境下的CO2腐蝕具有較好的針對性。

應用所研制的新緩蝕劑，與目前國內使用較多的CT系列和ZT系列等緩蝕劑產品進行了室內對比評價研究，結果見表1。從表1可以看出，緩蝕率達96.2%，說明針對大慶深層氣田含Cl-條件下的CO2腐蝕，其緩蝕性能優于在用的緩蝕劑產品。

表1 不同藥劑在濃度200mg/L下的緩蝕效果

2 緩蝕劑現場應用

采用連續加藥方式，在17號井開展了兩種加藥濃度的試驗。表2為不同加藥量下的緩蝕效果。加藥后掛片測得緩蝕率達88.1%以上，在線監測緩蝕率達91.2%。

表2 17號井投加試驗用新型緩蝕劑的緩蝕效果

對加藥前后掛片外觀進行比較，未加藥掛片僅10天時間就出現了嚴重的坑蝕現象，加藥后掛片經過20天取出后表面仍然光滑，緩蝕劑效果明顯。圖1為加藥前后在線腐蝕監測的數據曲線，圖中上部曲線為金屬損失曲線，下部為腐蝕速率曲線。可以看出，隨著緩蝕劑的注入，金屬損失不再增加，腐蝕速率從0.245 3mm/a降至0.004 6mm/a。

圖1 氣井加藥前后在線腐蝕監測曲線對比

另外在2號井和21號井也分別開展了緩蝕劑加注試驗，結果如表3所示，緩蝕效果明顯。

表3 緩蝕劑在2號井和21號井的緩蝕效果

3 經濟效益分析

17號井試驗期間日產氣量13.5×104m3左右，每100 m3氣加藥量為22 mg時，緩蝕率為88.1%。緩蝕劑成本22元/公斤，每百立方米氣的處理費用約為0.05元。單井投加緩蝕劑成本3.22萬元/年，平均每年節約管道閥門更新維護費用約14.45萬元。氣田需添加緩蝕劑進行腐蝕防護的有51口井，合計可節約資金740萬元。

另外，通過緩蝕劑的加注，有效減緩了站內管網、加熱、分離等設備的腐蝕，可減少大量的設備維修更新費用，并可減少安全事故的發生概率以及維修施工對天然氣生產的影響。以上具體應用情況分析表明，加注緩蝕劑具有很好的經濟效益和社會效益。

4 結語

（1）研制的緩蝕劑具有優良的緩蝕性能，在模擬現場腐蝕環境條件下能夠有效成膜并起到緩蝕作用，室內評價對20#鋼的掛片的緩蝕率為96.2%。

（2）現場應用時，采用連續加藥方式，濃度為22mg/100m3氣時，緩蝕率達88%以上，每100m3的處理費用小于0.05元，具有顯著的經濟效益。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.020