1、第 35卷增刊 2 腐蚀与防护 V01 35 Supplement 22014 年 8月 CORROSION PROTECTION August 2014单因素对油井用 C02缓蚀剂扩散规律的影响杨洁。王世杰，王卫明，刘建新，张瑞霞，魏伟，韩博(胜利油田有限公司采油工艺研究院，东营 257000)摘要：采用井液流态模拟装置进行 C02缓蚀剂在油井井筒中的扩散模拟试验，采用线性极化、 CST800E 等方法分 别研究了油帽子高度、加药浓度、产液速度、含水率对 C02缓蚀剂扩散规律的影响。结果表明，在常温、常压、饱和 COz的条件下，缓蚀剂通过油帽子的时间与油帽子高度基本呈线性关系；高加药浓度有利
2、于缓蚀剂的扩散；产液速 度越大，缓蚀剂往井下扩散的效果越差；高含水井液中，含油率对缓蚀剂的扩散影响不大。 关键词： C02缓蚀剂；扩散规律；油帽子高度；力 药浓度；产液速率；含水率中图分类号： 711G174 42 文献标志码： A 文章编号：1005748X(2014)增2-0201一05139 7 mm，材料 N80；内层是油管外径 73 mlTl ， N800 引言材质；接管为 6分管，外接端是外螺纹。随着胜利油田开发周期的延长，油井中 C02含 1 2试验过程中参数的调节 量、含水率都在急剧升高，当油井中 CO。分压达到 在试验过程中，各参数的调节方法如下： 一定浓度时，会引起井筒、注
3、采设备与地面集输管 (1) 由进液口的调节阀和流量表来调节产液 线的严重腐蚀，带来危险隐患并造成巨大的经济损 速度；失， CO。腐蚀已经成为一个亟待解决的问题 12。 加注缓蚀剂是国内外广泛采用的一种防腐蚀方 法，其优点是用量少、成本低、操作简单。但是由 进料口 液位控制口 翻 于缓蚀剂的不通用性，所以在使用前，需要模拟相 应油田的实际工况环境对缓蚀剂进行评价和筛 选 3|。本研究利用井液流态模拟装置，进行 C02 缓蚀剂在油井井简中的扩散模拟试验。依据井筒内环境的差异，将其分为三个区：环空区、油帽子 区和油气水混合区，利用井液流态模拟装置，在常 检测口 1 取样口 1温、常压、饱和 C02的
4、条件下，分别考虑油帽子高 度、加药浓度、产液速度、含水率等影响因素，进行 o检测口 2 取样口 2 2缓蚀剂扩散试验研究，明确单因素对缓蚀剂在井 n筒的扩散规律影响，确定缓蚀剂的注入方式、加药量与注人周期。 检测 D3 取样口 31试验1 1试验装置 检测口 4 取样口 4本试验采用了 CST800E 多通道快速腐蚀测试 仪和自制井液流态模拟装置。自制井液流态模拟 140放液口 进液口装置如图 1，由两层管子组成，外层是套管外径图 1井液流态模拟装置通信作者：杨洁 (1975 )，工程师，从事 CO：注入完井工艺方面研究。地址： (257000) 山东省东营市西三路 188号采油工艺 (2)由
5、加料口加注和控制缓蚀剂和原油；研究院。 0546-7772716杨洁等：单因素对油井用 COz缓蚀剂扩散规律的影响(3)通过检测口探测缓蚀剂的作用和效果； 表 1缓蚀剂起效时闻(4)用 CST800E 检测样液的腐蚀速率。 1 3试验方法1 3 1油帽子高度对缓蚀剂扩散规律影响的试验方法研究常温、常压、饱和 COz的静态条件下，缓蚀 剂浓度为 l： 3的原液稀释剂在油帽子中的扩散 规律。(1)将水加至预定检测口的位置，注入预定量 的原油，灌注不少于 5 h CO：后加注定量的缓蚀剂， 利用测试仪检测起效时间；量(2)油帽子的高度分别取 0 5 m、 1 0 m、 1 5 m 匿和20 m；缓蚀
6、剂的注入量分别取 1 L、3【。 较1 3 2 加药浓度对缓蚀剂扩散规律影响的试验 剿方法(1)产液速度取 12 5 L rain，缓蚀剂加药量为 衢 筘如巧加博 m1 L，缓蚀剂浓度分别为 1： 3原液、 750 mg L、油帽子高度 m550 mg L、 250 mg I。图 2油帽子高度与缓蚀液起效时间的关系(2)1 L缓蚀液的灌注时间约为 10 S，考虑取样耗时，取样时间定为灌注后 0 5 rain、 1 min、 2 min。 2 2加药浓度对缓蚀剂扩散规律的影响 (3)液柱高度对应检测口分别为 0 5 m、 1 0 m、 从表 2表 5和图 3图 6可以看出，缓蚀剂的1 5 1“1
7、1和 2 0 m。 缓蚀率随取样时间的延长和扩散距离的增大，基本1 3 3 产液速度对缓蚀剂扩散规律影响的试验 呈下降趋势。缓蚀剂浓度越低，其缓蚀效果的持续方法时间越短：在产液速度为 12 5 L min的条件下，当 加药浓度取 750 mgI。，加料量取1 L，产液速添加的缓蚀剂浓度低于 750 mg L时，缓蚀效果维度根据试验条件分别取 0、 12 5 I min、 25 L rain、 持的时间约为 2 min；缓蚀剂浓度越低，在较远扩散38 L min。 距离处的扩散效果越差，这与菲克扩散规律相符。1 3 4含水率对缓蚀剂扩散规律影响的试验方法检测时间为 0 5 min时，只有 0 5
8、 m检测口缓蚀率常温、常压、饱和 COz的静态条件下，加药浓度较高；检测时间为 1 min时，四个检测口的缓蚀率分取 750 mg I。，加料量取 1I。，乳化剂型号为 OP-10。布比较平缓，说明缓蚀剂已经扩散完全。2结果与讨论 从图7可以看出，缓蚀剂浓度较高时，缓蚀剂分布较平缓，说明环境中浓度梯度较平缓，在装置中2 1 油帽子高度对缓蚀剂扩散规律的影响 扩散较充分，得出结论，高浓度加注液有利于缓蚀表 1为缓蚀剂通过不同油帽子高度的起效时 剂的扩散。因此，现场加注时选择的缓蚀剂浓度越间。从图 2可以看出，缓蚀剂通过油帽子的时间与 油帽子高度基本呈线性关系，这是由于缓蚀剂不溶 高，缓蚀效果相对
9、更好。于原油，其仅在重力作用下通过油帽子；从图 2中还 表 2 1： 3原液的缓蚀率 可以看出，加药量为 3 I，时，缓蚀剂穿过 2 ITI厚的油 帽子所用的时间约为 0 5 h，速度为，则在实际井 下，缓蚀剂穿过 300 m油帽子的时间约为 3 d。另 外，加大缓蚀剂的添加量可以一定程度上缩短缓蚀 剂通过油帽子的时间。杨洁等：单因素对油井用 C()2缓蚀剂扩散规律的影响表 5 250 mg L下的缓蚀率 述 祷 蓉 鳏图 3 1； 3原液缓蚀率的分布变化表 3 750 IIlg L下的缓蚀率 扩散距离， m图 6 250 mg I，下缓蚀率的分布变化誉 键基 鬟群 瓣基 骤扩散距离m图 4
10、750 mg I。下缓蚀率的分布变化表 4 550 mg L下的缓蚀率 图 7 o5 mi时不同浓度注液缓蚀率的分布2， 3产液速度对缓蚀剂扩散规律的影响 从表 6表 9和图 9图 11可以看出，动态条件下，缓蚀剂的缓蚀率随取样时间的延长和扩散距 离的增大基本呈下降趋势。产液速度越大，缓蚀剂 往井下扩散的效果越差，缓蚀效果下降的也越快。 从图 12中可以看出，动态条件下，检测时间为 2 rain 时，各检测口处的缓蚀效果随着产液速率增加均在 降低。表 6静态时的缓蚀率 扩散距离图 5 550 rng 1，下缓蚀率的分布变化 203杨洁等：单因素对油井用 CO=缓蚀剂扩散规律的影响婆 述褂 瓣基
11、 基慰 翳扩散距离 m 扩散距离m图 8静态缓蚀率的分布变化 图 lO 25 L rain下缓蚀率的分布变化表 7 12 5 L min 下的缓蚀率 莲i卜 髫 惑扩散距离， m摹瓣 图 11 38 L min下缓蚀率的分布变化西鄹装扩散距离， m ； 卜图 9 12 5 L rain下缓蚀率的分布变化 基 蜊表 8 25 Lrain下的缓蚀率 扩散距离抽图 12 2 min时不同产液速率下缓蚀率的分布的时间，此段时间里随产出液损失的缓蚀剂量大约 为 750 mg，即所需要补充的 750 mg L的缓蚀剂量 为1 L。缓蚀剂在水中扩散很快，大约是在油帽子中扩散速率的 1 200多倍，缓蚀剂在水
12、中扩散到井底 所用的时间和缓蚀剂穿过油帽子所用的时间加和 得到的值，可作地为现场加药周期的一个参考。将05 1TI检测口处测得的缓蚀率等同为产出 2 4含水率对缓蚀剂扩散规律的影响从表 10表 12和图 14图 15可以看出，缓蚀液的缓蚀率，当 0 5 m处检测口的缓蚀率低于 30时可认为缓蚀剂没有效果，即缓蚀剂已经随产出液 剂的缓蚀率随取样时间的延长和扩散距离的增大基本呈下降趋势。图 16表明，当腐蚀环境中不含原抽出。将试验所得的数据做线性拟合处理，可以外推出各个流速下缓蚀剂从加入到缓蚀剂效果消失 油时， 1 rain缓蚀剂的扩散基本平衡，缓蚀率随扩散204杨洁等：单因素对油井用 C02缓蚀
13、剂扩散规律的影响距离的增加稍有提高；当腐蚀环境中添加一定量的 原油后，缓蚀剂的缓蚀率不再随扩散距离的增大呈 现规律变化，但总体缓蚀率的变化范围不大，说明蒜在高含水井液中，含油率对缓蚀剂的扩散影响不大。 擗甚表 10含水 100 时的缓蚀率 鲻扩散距离m图 15含水 90时缓蚀率的分布变化誉褂 g燃 鋈姆基 螂扩散距离，m图 13含水 100 时缓蚀率的分布变化扩散距离m表 ll 含水 95 时的缓蚀率 图 16 2 rain时不同含水率下缓蚀率的分布3结论(1)缓蚀剂通过油帽子的时间与油帽子高度基 本呈线性关系。(2)高加药浓度有利于缓蚀剂的扩散。 (3)产液速度越大，缓蚀剂往井下扩散的效果摹
14、 越差。褂翅(4)高含水井液中，含油率对缓蚀剂的扩散影懋响不大。参考文献：扩散距离，m图 14含水 95时缓蚀率的分布变化 Eli KERMANI M B， MORSHED A Carbon dioxide cor rosion on oil and gas production a compendiumJ 表 12含水 90时的缓蚀率 Corrosion ， 2003 ， 59(8) ： 659 683 2 ROBER 八 Corrosion control and monitoring in gas pipelines and well systemsM Houston ： An Offi
15、cial NACE Press ， 1989 3张天胜缓蚀剂 M北京：化学工业出版社， 2002：16146杨洁等：单因素对油井用 COz缓蚀剂扩散规律的影响Influence of Single Factor伽 Diffusion Law ofCQ Corrosion Inhibitor for Oil WellYANG Jie ， WANG Shi-jie ， WANG Weiming， LIU Jianxin， ZHANG Ruixia， WEI Wei HAN Bo(o 订 Production Technology Research Institute ， Shengli Oilfi
16、eld Co， Ltd ， Dongying 257000 ， China)Abstract ： The simutation test of the diffusion law of COa inhibitor on the wel】bore was done with fluid flow simulation device The effects of the C02 inhibitorS diffusion law on the oil cap height ， dosing concentration ， iiquid production rate and moisture con
17、tent were studied by the linear polarization and CST800E methods The results showed that the time of corrosion inhibitor through the oil cap had a linear relationship with the oil cap height at the condition of riorlTlaI atmospheric tempetature ， pressure and saturated carbon dioxide high drug conce
18、ntration is beneficial to the diffusion of corrosion inhibitor Fluid with greater speed ， corrosion inhibitor into the well diffusin effect is worse The rate of oil diffusion has little effect on the corrosion inhibitor with High water content in 1iquidKeywords ： C02 inhibitor ； diffusion 1aw； oil cap height ； drug concentration ； liquid production rate ； moisture content206
