北方伟业计量集团有限公司
0前言
杏子川采油厂王家湾区块主要开采三叠系延长组长2层,属低孔、低渗、特低渗和超低渗储层,开采难度较大,井下环境复杂,产液高含水现象普遍。油区采用的主要为有杆泵采油系统,油井泵挂平均1000m左右,杆柱负荷高,因抽油杆断脱、油套管腐蚀穿孔等油井作业频繁,其中采油三大队每年因腐蚀所需更换的抽油杆数量为1000~2000根,大修井费用高、周期长。
据调研,抽油杆断脱的主要原因是偏磨,占近50%;其次是疲劳,占近30%;其他因素和材质占近20%。抽油杆断脱机理主要与机械损伤、锻造、预紧力不足、腐蚀环境、杆体弯曲等诸多因素有关;其中腐蚀环境与近年来油井采出液含水率高、产出水矿化度高、水中含有Cl-、CO2、H2S、Ca2+、Mg2+、硫酸盐还原菌(SBR)等多种腐蚀介质有关。
近年来,咪唑啉缓蚀剂由于其环境友好性、无特殊的刺激气味、毒性低及优异的缓蚀性能已被广泛应用于油气田开采过程中。咪唑啉磷酸盐是其中最重要的一类,其分子结构中含有的双键可以和金属形成л-d键,杂原子N、O、P都可与Fe形成配位键,增强分子的吸附能力,可在金属表面形成牢固的膜,阻止腐蚀介质与金属接触。
针对杏子川采油厂王175油井采出水的腐蚀特点,以自制的改性咪唑啉磷酸盐(IMP)为主剂,以醛类杀菌剂(GLU)、非氧化型杀菌剂(QAF)、增溶剂(SA)和醇类等为助剂,复配得到改性咪唑啉磷酸盐缓蚀剂Inh-IGQ。采用响应面法优化配方,评价了其在王175油井采出水中的缓蚀效果和杀菌性能,利用动电位电化学评价方法评价了其缓蚀机理。
1试验
1.1缓蚀剂的配制
经前期单因素法配方优化,在温度为50℃,时间为7d,王175采出水的条件下,改性咪唑啉磷酸盐缓蚀剂中的IMP、GLU和QAF的最佳浓度分别为90~110mg/L、45~55mg/L,20~30mg/L时,对王175油井采出水的腐蚀有显著的抑制作用;而SA和醇类对王175油井采出水的腐蚀抑制作用不明显。根据单因素优化试验结果,以对腐蚀有显著抑制作用的IMP、GLU和QAF的最佳浓度为因素,以均匀腐蚀速率为响应值进行box-behnken试验设计,其因素水平编码及试验方案设计见表1。
1.2测试分析
1.2.1水质分析参照SY/T5523-2000《油气田水分析方法》、SY/T5329《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》和Q/SY126《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范》中的分析方法进行离子浓度测定和主要的水质控制指标分析。
1.2.2静态挂片试验参考SY/T5273-2014《油田采出水处理用缓蚀剂性能指标及评价方法》4.7中的方法对改性咪唑啉磷酸盐缓蚀剂进行缓蚀性能评价。试验介质为王175油井采出水,每组试验平行挂片3组,材质为N80钢,在(50±2)℃下恒温放置7d。
1.2.3绝迹稀释法参照SY/T5329《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中5.6的方法对王175油井采出水进行杀菌性能评价。通过式(1)计算杀菌率:η=N0-N1N1×100%(1)式中η———杀菌率,%N0———空白试验中溶液的菌含量,个/mLN1———加缓蚀剂试验中溶液的菌含量,个/mL
1.2.4动电位电化学评价方法使用Reference-3000电化学工作站进行电化学性能测试,其中工作电极为N80钢,电极表面积为5cm2,辅助电极为碳棒,参比电极为饱和甘汞电极,介质为王家湾区块王175油井采出水,温度为(50±2)℃,扫描速率为10mV/s,电位扫描范围为0.5~-0.5V。
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