榆林某氣田采出水用緩蝕劑的優選評價

摘 """""要： 榆林某氣田采出水中溶解氧、二氧化碳和硫化氫等腐蝕性氣體含量較高，引起油套管及地面管線的嚴重腐蝕，現急需要加注性能優良的緩蝕劑以抑制腐蝕傷害，減少開發成本。針對現場腐蝕現狀，對三種工業用緩蝕劑（1#、2#、3#）進行其性能評價并優選，運用失重法、SEM、EDS等方法對緩蝕劑在常壓和高壓下的緩蝕率、成膜性進行評價。結果表明：（1）1#、3#緩蝕劑成膜性能相對較好；（2）常壓動態腐蝕評價下，1#緩蝕劑的緩蝕率為93%，2#緩蝕劑點蝕嚴重，3#緩蝕劑的緩蝕率為84%，最佳投加量均為1 000 mg·L^-1；（3）高壓動態腐蝕評價下，0.2 MPa時1#緩蝕劑的緩蝕率77.5%。

關 "鍵 "詞：緩蝕劑優選；失重法；成膜性

中圖分類號：TE983 """"文獻標志碼： A """"文章編號： 1004-0935（2025）03-0513-04

天然氣中的H₂S、CO₂等腐蝕性流體介質，會造成井筒中發生嚴重的腐蝕破壞，導致井筒中油套管的穿孔、斷裂脫落、技術套管破裂等事故發生，油氣行業的安全穩定生產受到嚴重影響，造成巨大的經濟損失^[1-5]。為減少事故的發生和經濟的損失，有必要選擇合適的緩蝕劑。金鈺昕等^[6]通過失重法對4種緩蝕劑（1，2，3，4）進行性能評價及濃度優選，結果表明，緩蝕劑4的平均緩蝕率最高，且加注量為150"mg·L^-1時，能達到最佳緩蝕效果。秦開明等^[7]采用腐蝕掛片失重法在飽和CO₂油田采出液中優選油田常用咪唑啉類和炔氧甲基季銨鹽型緩蝕劑，結果表明，炔氧甲基季銨鹽型緩蝕劑成膜性好，均勻覆蓋在材料表面，點蝕傾向小。王祎婷等^[8]通過對現場使用的緩蝕劑A開展室內評價，結果表明，緩蝕劑A在200 mg·L^-1濃度下緩蝕率達到82.33%，繼續增加緩蝕劑濃度對緩蝕率提高作用不大。閆飛等^[9]通過室內實驗評價幾種市售常用緩蝕劑并改良配方，結果表明，制備的水溶性緩蝕劑MZL-1402和油溶性緩蝕劑MZY-C緩蝕效果較好，最佳加量為100 mg·L^-1，緩蝕率均超過90%，現場緩蝕率在80%以上。楊波等^[10]通過緩蝕劑室內評價及篩選，結果顯示初篩評價中CT2-19，KO-101B，DYY-1緩蝕劑性能較好，并且在常壓條件下，DYY-1緩蝕劑在A區模擬水中緩蝕效果最好。

榆林某氣田由于地面集輸管線腐蝕嚴重，亟需合適的緩蝕劑進行防腐作業，本研究通過從現場收集管材和水樣，并以管線內部為模擬環境進行了常壓靜態、高壓動態腐蝕實驗，利用失重法來測試3種工業緩蝕劑（1#、2#、3#）作用下的腐蝕速率以及緩蝕率，采用SEM、EDS進行表征，以評價出緩蝕效果最佳的緩蝕劑。

1 "實驗部分

1.1 "實驗材料

實驗用水、凝析油均采集于榆林某氣田入口分離器；所用緩蝕劑1～3#為咪唑啉類緩蝕劑，均為工業品，有效含量20%；六次甲基四胺、鹽酸均為分析純。本實驗所采用的鋼材符合NACE國際標準，掛片材質為L415，尺寸為50 mm×13 mm×1.5 mm×Φ6 mm，表面積為14.607 4 cm²，密度為7.57g·cm^-3。

1.2 "實驗方法

1.2.1 "水質分析

按照油田水分析方法（SY/T 5523—2016）對采集水樣成分進行分析。

1.2.2 "緩蝕率測定

按照油田采出水處理用緩蝕劑性能指標及評價方法（SY/T 5273—2014），在壓力0.2 MPa、溫度（50±1.0）"℃、轉速1 000 r?min^-1的條件下，地層水和凝析油配比1：1環境中進行高壓動態評價。

1.2.3 "成膜性能測定

考慮現場管材實際運行情況（已經產生腐蝕），故成膜性實驗采用使用過一次的舊掛片進行成膜性能測定。

2 "結果與討論

2.1 "水質分析結果

為了解腐蝕介質成分，分兩次現場取樣，分析結果如表1所示。

由表1水質分析結果可以看出，兩次采集的水樣除含鐵總量、含油量增加近一倍外，其他組成性質雖有一定波動，但變化幅度較小，總鐵含量的大幅增加可以看出管線腐蝕嚴重。考慮現場腐蝕現狀，現采用第2次采樣水進行緩蝕劑評價實驗。

2.2 "緩蝕劑常壓靜態評價實驗

2.2.1 "成膜性測定

實驗測試結果如圖1所示。3種緩蝕劑的成膜性測定結果如表2所示。

由圖1及表2結果可知，3#緩蝕劑成膜性好于1#、2#緩蝕劑。

2.2.2 "緩蝕率測定

由圖2可知，緩蝕劑的加注使得腐蝕速率降低，經對比，1#緩蝕劑的腐蝕速率降得最多；2#、3#緩蝕劑雖也有緩蝕效果，但隨著濃度增加，腐蝕速率增大。由圖3可知，1#緩蝕劑隨著濃度增加，其緩蝕效果增強，在1 000 mg·L^-1濃度時緩蝕效果最好，再次增大濃度時其效果變差，原因可能是緩蝕劑分子在試樣表面由平行吸附變為垂直吸附，緩蝕膜的比表面積減少，導致緩蝕效率降低^[11]。2#緩蝕劑在0～1 000 mg·L^-1時，隨著緩蝕劑濃度增加，其緩蝕率增強，但2#緩蝕劑在1 300 mg·L^-1濃度時會出現嚴重點蝕現象（圖4），只有1 000 mg·L^-1濃度時緩蝕效果最佳，性能不穩定，原因可能是緩蝕劑分子間的作用力或競爭吸附，導致緩蝕膜出現小的漏洞，從而降低其緩蝕效果^[12]。3#緩蝕劑在各濃度下均有緩蝕效果，但在1 000 mg·L^-1時效果最佳，緩蝕效率的降低原因可能是緩蝕劑試樣表面競爭吸附造成^[13]。

通過常壓靜態腐蝕速率及緩蝕率測定實驗，1#、3#緩蝕劑成膜性能、緩蝕性能較好，2#緩蝕劑點蝕嚴重且成膜性差，3#緩蝕劑隨著濃度增加會出現緩蝕率下降現象，故剔除2#、3#緩蝕劑且不進入動態腐蝕評價。

2.3 "1#緩蝕劑高壓動態評價實驗

圖5為1#緩蝕劑掃描電鏡分析結果，在0.2 MPa時金屬腐蝕主要為點蝕，且其腐蝕產物結合緊密，呈顆粒狀堆積，平均腐蝕速率為0.036 6 mm·a^-1。加1#緩蝕劑后，金屬表面砂紙打磨痕跡清晰可見，且平均腐蝕速率從0.036 6 mm·a^-1降至0.008 7 mm·a^-1，緩蝕率為77.5%。在未添加緩蝕劑時金屬表面的主要生成物為FeCO₃，并含有少量CaCO₃垢。而經過緩蝕劑的添加，金屬表面C、O含量下降，可能是緩蝕劑成功吸附于金屬表面形成較完整的緩蝕膜^[14]，使得外界元素不能夠和Fe²⁺結合生成腐蝕產物，阻礙金屬的進一步腐蝕。圖6部分選取對應能譜分析結果見表3和表4。

3""結"論

1）靜態評價實驗顯示，1#、3#緩蝕劑成膜性能相對較好，1#緩蝕劑的緩蝕率為93%，2#緩蝕劑點蝕嚴重，3#緩蝕劑的緩蝕率為84%，最佳投加量均為1 000 mg·L^-1。

2）2#緩蝕劑點蝕嚴重且成膜性差，3#緩蝕劑隨著濃度增加會出現緩蝕率下降現象，故剔除2#、3#緩蝕劑且不進入高壓動態腐蝕評價。

3）0.2 MPa時，1#緩蝕劑在地層水+凝析油（1：1）環境下總平均腐蝕速率從0.0366 mm·a^-1降低至0.0087 mm·a^-1，緩蝕率達77.5%。

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Preferential Evaluation of Corrosion Inhibitors for Produced Water in a Gas Field in Yulin

LI Xiangyang¹， GAO Shuai²， GAO Xiaojian²， XU Dong²， MA Yu ¹

（1. School of Petroleum Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an"Shaanxi"710065，"China;

2. The Second Gas Production Plant of Chang Qing Oilfield Company， Yulin"Shaanxi 718699，"China）

Abstract："The high content of dissolved oxygen， carbon dioxide， hydrogen sulfide and other corrosive gases in the produced water of a gas field in Yulin has caused serious corrosion of oil casing and surface pipelines， and it is now urgently needed to inject excellent corrosion inhibitors to inhibit corrosion damage and reduce the development cost. In this paper， in view of the current situation of field corrosion， three industrial corrosion inhibitors （1#， 2#， 3#） are evaluated for their performance and preferred， and the weightlessness method， SEM， EDS and other methods are used to evaluate the corrosion inhibition rate and film-forming property of the corrosion inhibitors at atmospheric pressure and high pressure. The results show that： （1） 1# and 3# corrosion inhibitors have relatively good film-forming properties; （2） under the dynamic corrosion evaluation at atmospheric pressure， the corrosion inhibition rate of 1# corrosion inhibitor is 93%， the pitting corrosion of 2# corrosion inhibitor is serious， and the corrosion inhibition rate of 3# corrosion inhibitor is 84%， and the optimal dosage is 1 000 mg·L^-1; （3） the corrosion inhibition rate of 1# corrosion inhibitor at 0.2 MPa pressure is 77.5% under the dynamic corrosion evaluation at high pressure.

Key words："Corrosion inhibitor preferred; Weight loss method; Film-forming