缓蚀剂注入技术的应用

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【摘要】普光气田高含H2S，腐蚀情况十分严重，对于解决气田的腐蚀，缓蚀剂应用是一项重要的课题。

【关键词】腐蚀 缓蚀剂 H2S

普光气田高含H2S，腐蚀情况十分严重，对于解决气田的腐蚀，缓蚀剂应用是一项重要的课题。

1 高含H2S的现状

普光气田是我国迄今为止规模最大、丰度最高的特大型海相整装气田，气层埋藏深。该气田地层复杂，是公认的世界级难题。在油气开采中腐蚀情况十分严重，造成油（套）管腐蚀穿孔断裂、输气管线爆裂等。因此，缓蚀剂防腐工艺技术防护问题具有重要意义。

2 腐蚀现象解决措施――缓蚀剂

随着气田的进一步开发，气井缓蚀剂注入的应用是一项重要的课题。针对含元素H2S，S，CO2腐蚀，常用的缓蚀剂品种有：

（1）咪唑啉型缓蚀剂；

（2）胺类缓蚀剂；

（3）除硫剂；

（4）其它类型缓蚀剂。

2.1 咪唑啉型缓蚀剂

咪唑啉型缓蚀剂的突出优点是当金属与酸性介质接触时，它可以在金属表面形成单分子吸附膜，以改变氢离子的氧化还原电位，也可以络合溶液中的某些氧化剂，降低它的电位来达到缓蚀的目的。

2.2 胺类缓蚀剂

胺类缓蚀剂对抑制酸腐蚀，CO2腐蚀和少量H2S腐蚀很有效，其缓蚀机理是通过分子中极性基中心N原子所含的孤电子对与铁的d电子空轨道形成配位键，吸附并覆盖于金属表面而起缓蚀作用的。由于这种吸附属化学吸附，吸引力大、脱附难，所以利用这种吸附成膜的缓蚀剂，缓蚀效果好。胺类缓蚀剂包括脂肪胺、环脂胺、芳胺及杂环胺。2.3 除硫剂

气井中H2S含量较高时必须除硫。加入除硫剂是抑制H2S腐蚀较好的方法。除硫反应可分成两类：一类是可溶性硫离子与金属离子反应生成不溶性的金属硫化物，例如Zn2++S2-ZnS，另一类是可溶性硫化物转化为其它价态。例如用氧将H2S氧化为元素硫2H2S+O22FeS+3H2O，某些除硫剂同时参与这两类硫，例如Fe2O3与H2S反应，即生成FeS沉淀，又生成元素硫Fe2O3+H2S2FeS+3H2O，常用的除硫剂有碱性碳酸锌、碳酸铜、海绵铁等。

2.4 其它类型缓蚀剂

含羟基和硫醚基团的吡啶嗡盐，是一种高效酸化缓蚀剂。不仅可作为深井酸化缓蚀剂，还可用于油气井、煤厂、油田注水及废水处理系统，防止H2S、CO2、有机盐、盐水等对金属的腐蚀。其使用浓度为75～250mg/ l。它的特点是热稳定型高，在高温（120℃～300℃）酸介质中的缓蚀效果较一般的吡啶衍生物好，且兼有缓蚀、破乳、阳离子表面活性剂等功能，是一种多功能高效缓蚀剂，其投加量常为酸液质量的0.1%～4%。

3 缓蚀剂现场注入的应用

3.1 缓蚀剂注入装置

缓蚀剂加注装置由撬座、药剂储存罐、隔膜计量泵、遮阳棚、防爆电控柜、防爆接线柜及管汇、阀门、流量计、压力表、脉冲阻尼器、流量标定柱、Y型过滤器等组成。

在井口加注计量泵和外输管道加注计量泵中，各有一台泵备用。药剂储存罐容积8m3，用于储存加注介质，储存用量按60天设计；加注介质―缓蚀剂储存在药剂储存罐内，经Y型过滤器过滤、隔膜计量泵加压后，通过流量计、管汇、阀门等管件注入井口或外输管线。隔膜计量泵的启/停由防爆控制柜控制，并接受远程信号，进行保护性停机。遮阳棚用于遮挡阳关、风雨，减少外界对设备的损毁，提高设备寿命。脉冲阻尼器用于减小介质加注的冲击，使加注量趋于平稳。流量标定柱用于标定流量计，准确计量加注量。Y型过滤器用于截留加注介质中的固体悬浮物，防止杂质对管汇流程中各元器件造成损毁。

3.2 缓释剂注入量计算

缓蚀剂连续加注点设在每口井加热炉后管道，以及出站发球筒前管道两处。在腐蚀介质中一般注入缓蚀剂的量很少。对于缓释剂注入量，首先设定泵冲程于0%位置，通过撬内控制柜启动隔膜计量泵。之后，根据工艺要求，缓慢调节泵的冲程，使流量增加至工作值100%。在泵运行10-15分钟后对其流量进行标定。

连续注入缓蚀剂用量，年（3 6 5天）用量为9 8 6 0 0 L。计算依据：35.6L/100×104m3，井口与外输汇管加注比例为1：1。

例如：P303-1单口井一天的产气量为

65×104m3。

根据计算公式： 35.6×65/100=23.14

因为井口井口与外输汇管加注比例为

1∶1

所以P303-1单口井一天的缓释剂加注量为：

23.14/2=11.57≈12

P303-1单口外输管道一天的缓释剂加注量为：12

3.3 缓蚀剂注入效果

测定缓蚀剂效果最简便的方法是挂片试验。在停产或生产过程中，用专门的挂片工具将试片挂入装置内各个不同部位，经过一定时间取出试片称重，计算挂入试片前、后重量的变化。挂片腐蚀率的计算公式可按下式计算：

式中：

Kw―腐蚀率，g/m2h；

W0―试前试片重量，g；W―试后试片重量，g；S―试片表面积，m2；t―挂片时间，h。

为了使挂片腐蚀速度接近实际腐蚀情况，一般挂片时间不应少于15―30d。根据使用缓蚀剂的具体情况，在生产实际中具体情况具体分析。

4 缓蚀剂注入的发展

从目前设备防腐情况来看，使用缓蚀剂是一种行之有效、经济效益显著的防腐手段。但对于缓蚀在生产中的实际应用，最佳投用量，适用环境及防护效果等问题研究投入很少，因此严重制约着缓蚀剂的进一步研究发展和推广应用，从而导致对气田防腐方案制定带有一定的盲目性，使油气田的腐蚀防护问题变得更加复杂化。

今后的工作重点应深入开展缓蚀剂的缓蚀作用机理和缓蚀剂分子构型与缓蚀效果关系，设计合成新的高效低毒缓蚀剂；采用天然原料制造易生物降解的缓蚀剂，从而扩大缓蚀剂的应用范围，减少金属的腐蚀。总之，缓蚀剂加注技术应用应向高效多功能、无毒、无公害方向发展。