宋法強(qiáng)

(西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065)

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高含CO2氣田地面集輸系統(tǒng)緩蝕劑的優(yōu)選與應(yīng)用

宋法強(qiáng)

(西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065)

針對(duì)陜北長(zhǎng)北氣田天然氣中CO2含量高，地面集輸管網(wǎng)腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)狀，急需一種有效的緩蝕劑來(lái)緩解地面集輸管網(wǎng)的腐蝕速度。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的緩蝕劑的緩蝕率和乳化性評(píng)價(jià)，優(yōu)選出了一種適合高CO2氣田的緩蝕劑KYC-2，利用高壓釜腐蝕評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了其在高壓模擬腐蝕環(huán)境中的性能。礦場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，選用KYC-2緩蝕劑，采用不預(yù)膜， 4口試驗(yàn)井采用每隔3天輪換加注，支干線連續(xù)加注的方式，質(zhì)量濃度為25 mg/(100 m3)時(shí)，緩蝕率均超過(guò)90%，處理費(fèi)用僅為0.03元/(100 m3)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

CO2腐蝕； 緩蝕率； 乳化性； 緩蝕劑

長(zhǎng)北氣田位于鄂爾多斯盆地東北部，分布于陜西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，面積約為1 600 km2，探明可采儲(chǔ)量961×108m3，為中國(guó)石油和殼牌石油公司共同合作開(kāi)發(fā)氣田[1-3]。長(zhǎng)北氣田天然氣中CO2體積分?jǐn)?shù)為2.015%，CO2分壓為0.06～0.09 MPa，為高含CO2氣田，在集輸開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)考慮CO2的腐蝕。目前國(guó)內(nèi)外控制CO2腐蝕的主要技術(shù)有：選擇性的耐腐蝕材料、加注緩蝕劑以及內(nèi)壁涂層或襯里等[4-6]。為了保證地面集輸管網(wǎng)的安全，長(zhǎng)北氣田首次采用了“碳鋼+緩蝕劑”的保護(hù)措施[7-10]。緩蝕劑的選擇直接影響了地面集輸管網(wǎng)的使用壽命，但是為了取得經(jīng)濟(jì)效益，還必須控制投入成本，因此優(yōu)選一種緩釋效果好且廉價(jià)的適用于高CO2氣田的緩蝕劑是非常有必要的。

1 緩蝕劑的優(yōu)選

通過(guò)調(diào)研，選取礦場(chǎng)常用的6種不同類型的緩蝕劑進(jìn)行了緩蝕率實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)，優(yōu)選出了適應(yīng)于高CO2氣田地面集輸管網(wǎng)的緩蝕劑。實(shí)驗(yàn)溫度為60 ℃，實(shí)驗(yàn)溶液為自配氣田水+凝析油(油水體積比為1∶19)，CO2分壓為0.3 MPa，NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.25%，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速為380 r/min，實(shí)驗(yàn)周期為72 h，緩蝕劑的加注量均為200 mg/L。表1為6種不同類型的緩蝕劑的緩蝕效果。

表1 不同類型的緩蝕劑的緩蝕效果

由表1可以看出，加入不同類型的緩蝕劑后，試片的腐蝕速率均有所下降，通過(guò)對(duì)比各緩蝕劑的緩蝕率可知，KYC-2和MY1-1的緩蝕率在80%以上，因此初步優(yōu)選出這兩個(gè)緩蝕劑作為長(zhǎng)北氣田地面集輸管網(wǎng)用緩蝕劑。

利用搖瓶實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了KYC-2和MY1-1的乳化性，實(shí)驗(yàn)中按照油水體積比50∶50配成油水混合物，加入200 mg/L的緩蝕劑，用手分別搖動(dòng)兩實(shí)驗(yàn)瓶各100次，讓其靜置澄清，對(duì)照空白樣，觀察油水層的清澈度、顏色以及界面的變化， 結(jié)果如表2所示。根據(jù)《實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)和檢定油田、煉廠緩蝕劑的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則》，由于生產(chǎn)過(guò)程中的乳狀液難以分離，要求緩蝕劑不應(yīng)形成乳狀液，從表2中可以看出，MY1-1比KYC-2更易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，因此篩選出KYC-2緩蝕劑作為長(zhǎng)北氣田地面集輸管網(wǎng)用緩蝕劑。

表2 緩蝕劑乳化性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2 緩蝕劑KYC-2在高壓模擬腐蝕環(huán)境中的性能

目前，長(zhǎng)北氣田采用的緩蝕劑為CB-2和CB-3緩蝕劑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室可模擬的高壓釜腐蝕評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了CB-2、CB-3和KYC-2在高壓模擬腐蝕環(huán)境中的性能，判斷KYC-2是否適用于高含CO2的長(zhǎng)北氣田。

實(shí)驗(yàn)選用A3鋼試片，放入加有200 mg/L的模擬腐蝕溶液后密閉釜蓋，升溫至60 ℃，通入CO2,壓力增至5 MPa停止通氣，恒溫72 h后，取出試片，預(yù)處理后稱量，計(jì)算腐蝕速率和緩蝕率。表3為KYC-2緩蝕劑與長(zhǎng)北氣田現(xiàn)用緩蝕劑在高壓模擬腐蝕環(huán)境中的性能對(duì)比。從表3中可以看出，KYC-2在預(yù)膜-氣相和液相情況下緩蝕率均優(yōu)于現(xiàn)用的緩蝕劑CB-2和CB-3。圖1為KYC-2緩蝕劑在長(zhǎng)北氣田高壓模擬腐蝕環(huán)境中的試片。綜合表3和圖1來(lái)看，KYC-2緩蝕劑是一種適用于高含CO2氣田的高效緩蝕劑，在長(zhǎng)北氣田中具有很好的適應(yīng)性。

3 礦場(chǎng)應(yīng)用

為了驗(yàn)證KYC-2緩蝕劑的效果，2012年8月，長(zhǎng)北氣田選取4口井(CB342-1、CB342-3、CB342-4和CB342-5)作為試驗(yàn)井。對(duì)于地面集輸管線，緩蝕劑采用預(yù)膜和連續(xù)加注聯(lián)合使用的方法，由于集輸管道在投入使用前已進(jìn)行了預(yù)膜處理，預(yù)膜厚度為0.076 mm。在此施工不再進(jìn)行預(yù)膜， 4口井每隔3天輪換加注，支干線連續(xù)加注的方式，質(zhì)量濃度為25 mg/(100 m3)。為了驗(yàn)證緩蝕劑的緩蝕效果，監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)了投產(chǎn)1年以上的氣井管線，特別是易腐蝕的管線彎頭處，4口井的緩蝕率均超過(guò)90%。圖2為CB342-1井加入緩蝕劑前后在線腐蝕監(jiān)測(cè)曲線(金屬損失曲線和腐蝕速率曲線)。從圖2中可以看出，加入緩蝕劑后，金屬損失曲線幾乎不再增加，腐蝕速率從0.46 mm/a左右逐漸下降至0.006 mm/a左右。

表3 KYC-2緩蝕劑與長(zhǎng)北氣田現(xiàn)用緩蝕劑在高壓模擬腐蝕環(huán)境中的性能對(duì)比

圖1 KYC-2緩蝕劑在長(zhǎng)北氣田高壓模擬腐蝕環(huán)境中的試片

Fig.1 Specimens figure of KYC-2 corrosion inhibitor in high pressure simulated corrosion environment in Changbei gas field

圖2 CB342-1井加入緩蝕劑前后在線腐蝕監(jiān)測(cè)曲線

Fig.2 Corrosion on line monitoring curve of well CB342-1 before and after adding corrosion inhibitor

4口試驗(yàn)井產(chǎn)氣的處理費(fèi)用僅為0.03 元/(100 m3)，加入緩蝕劑后，可有效減緩集輸站內(nèi)管網(wǎng)以及加熱和分離設(shè)備的腐蝕，減少了設(shè)備的維修和維護(hù)。綜上所述，加入KYC-2緩蝕劑后，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。KYC-2緩蝕劑對(duì)于高含CO2的氣田具有很好的適應(yīng)性，值得大面積推廣和應(yīng)用。

4 結(jié)論

(1) 優(yōu)選出了一種適于高含CO2氣田的地面集輸管網(wǎng)緩蝕劑KYC-2，該緩蝕劑緩蝕率高，不易乳化，能在高壓模擬腐蝕環(huán)境中有效成膜并能起到緩蝕作用，在氣相-預(yù)膜條件下，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)于A3鋼試片的緩蝕率達(dá)到98.6%。

(2) 緩蝕劑KYC-2在長(zhǎng)北氣田礦場(chǎng)應(yīng)用表明，井叢4口井采用每隔3天輪換加注，支干線連續(xù)加注的方式，質(zhì)量濃度為25 mg/(100 m3)時(shí)，緩蝕率均達(dá)到90%以上，產(chǎn)氣的處理費(fèi)用僅為0.03 元/(100 m3)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，值得大面積推廣和應(yīng)用。

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(編輯 宋官龍)

Optimization and Application of Inhibitor for the Ground Gathering System of High Carbon Dioxide Gas Field

Song Faqiang

(CollegeofPetroleumEngineering,Xi’anShiyouUniversity,Xi’anShaanxi710065,China)

Aiming at the situation of high CO2content in Changbei gas field and serious corrosion of surface gathering pipeline, an effective corrosion inhibitor was indeed needed to ease the corrosion rate of surface gathering pipeline. Through the evaluation of corrosion inhibition efficiency and emulsifying property of the existing corrosion inhibitor, a corrosion inhibitor for high CO2gas fields KYC-2 was optimized. The property of KYC-2 in high pressure simulated corrosion environment was evaluated by autoclave corrosion evaluation experiment. The field test showed that KYC-2 corrosion inhibitor was selected to be used in the field test. Using the pre-film method, the filling mode of four test wells was rotation every three days filling by branch trunk continuous way. When the concentration was 25 mg/(100 m3), corrosion inhibition efficiency was over 90%, and processing cost was only 0.03 (RMB)yuan/(100 m3). This corrosion inhibitor has significantly economic and social benefits.

CO2corrosion; Corrosion inhibition efficiency; Emulsifying property; Corrosion inhibitor

1006-396X(2015)04-0040-03

2015-03-14

2015-04-15

宋法強(qiáng)(1989-)，男，碩士研究生，從事油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究；E-mail: 1334296230@qq.com。

TE869

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.04.009