鄧義成 （中海油田服務(wù)股份有限公司油化研究院鉆完井液所，河北 三河 065201）

榮沙沙 （長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023）

鄭金山 （大慶鉆探工程公司鉆井四公司，黑龍江 大慶 138000）

在鹽膏層的鉆井過(guò)程中，一方面由于鹽層會(huì)溶解，易發(fā)生鹽膏層的塑性蠕變，造成不規(guī)則井眼的形成，然而飽和鹽水鉆井液具有極高的礦化度，能有效地抑制鹽膏層的溶解，具有較好的抗鹽性和抗高溫能力，能維持井壁穩(wěn)定，并適合在大段復(fù)雜的復(fù)合鹽膏層中使用；另一方面，飽和鹽水鉆井液中氯離子含量較高，且鉆井液中含有溶解氧，對(duì)鉆具的腐蝕相當(dāng)厲害，常常造成鉆井安全事故。因此，鹽膏層鉆井液中鉆具的腐蝕和防腐研究是一項(xiàng)很有必要的工作。

室內(nèi)掛片試驗(yàn)系統(tǒng)地研究了溫度對(duì)N80鋼的腐蝕影響，同時(shí)研究了緩蝕劑ASL－1、ASL－2和YGC－03在鹽水溶液中對(duì)N80鋼的緩蝕效果，緩蝕劑YGC－03添加到鹽膏層鉆井液中對(duì)碳鋼的緩蝕作用。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

鹽水介質(zhì)：25%NaCl溶液；鹽膏層鉆井液體系：100ml淡水＋0.15g NaOH＋0.1g Na2CO3＋0.4g PF－VIS （化學(xué)公司）＋25g NaCl＋5g KCl＋8g甲酸鈉＋0.3g PF－PAC－LV＋2.5g PF－FLOCAT （中科日升），重晶石加重至密度2.28g/cm3。

緩蝕試片材料：N80鋼。

緩蝕劑ASL－1、ASL－2為市售的緩蝕劑樣品。YGC－03為自制的緩蝕劑樣品，制備方法如下：以多胺和脂肪酸為原料，將原料按一定的比例加入反應(yīng)器后，攪拌加熱進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后，冷卻至室溫得中間產(chǎn)物；然后進(jìn)行季胺化，得到緩蝕劑樣品。

1.2 試驗(yàn)方法

參照SY/T 5273—2000標(biāo)準(zhǔn)，用靜態(tài)掛片失重法測(cè)定N80鋼片在鹽膏層及鉆井液中的腐蝕速率。先配制腐蝕溶液，然后分別用丙酮、無(wú)水乙醇浸泡鋼片，干燥后稱重；再將鋼片放入裝有不同腐蝕介質(zhì)的廣口瓶中密封，在指定溫度條件下測(cè)試24h；試驗(yàn)結(jié)束后，取出鋼片，除腐后稱重，計(jì)算掛片的腐蝕速率和緩蝕效率。試驗(yàn)溫度為60～90℃。

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

腐蝕速率的計(jì)算公式：

式中：vcorr為腐蝕速率，mm/a；w1、w2分別為腐蝕前后的鋼片質(zhì)量，g；A為試樣的暴露面積，cm2；t為試驗(yàn)時(shí)間，h；ρ為試樣的相對(duì)密度，g/cm3。

緩蝕效率計(jì)算公式

式中：v0為未加緩蝕劑的腐蝕速率，mm/a。

2 結(jié)果與討論

2.1 N80鋼在鹽水介質(zhì)中的緩蝕研究

在60～90℃的條件下進(jìn)行鹽水腐蝕試驗(yàn)，評(píng)價(jià)溫度對(duì)N80鋼在鹽水溶液中的腐蝕速率。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、圖1（文中緩蝕劑濃度均按體積分?jǐn)?shù)表示）。可以看出，在鹽水介質(zhì)中，溫度對(duì)N80鋼腐蝕的影響較復(fù)雜，鋼片腐蝕的主要因素是溶解氧腐蝕和氯離子腐蝕，鋼片的腐蝕速率隨著溶解氧體積分?jǐn)?shù)的升高而增大。溫度的升高，一方面使金屬腐蝕的自發(fā)傾向增大，同時(shí)氧在介質(zhì)中的體積分?jǐn)?shù)也會(huì)隨著溫度的升高而降低；另一方面也會(huì)使鋼片表面形成致密的保護(hù)膜，在一定程度上減緩了鋼片的腐蝕。另外，氯離子的存在又加劇了金屬的腐蝕，導(dǎo)致緩蝕率出現(xiàn)極值。

表1 N80鋼在鹽水介質(zhì)中的緩蝕效率

未加緩蝕劑時(shí)，N80鋼的平均腐蝕速率在0.12mm/a以上，加入緩蝕劑后，N80鋼的腐蝕速率明顯下降。在體積分?jǐn)?shù)1%的加量條件下，緩蝕劑YGC－03的緩蝕效果明顯優(yōu)于 ASL－1和ASL－2，可控制 N80鋼的腐蝕速率在0.03mm/a左右。

2.2 N80鋼在鹽膏層鉆井液中的緩蝕研究

配制鹽膏層鉆井液，考察不同溫度條件下鹽膏層鉆井液對(duì)N80鋼的腐蝕，試驗(yàn)時(shí)間為24h，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

鉆井液中鋼片腐蝕的主要原因是溶解氧腐蝕。由表2可以看出，鹽膏層鉆井液體系隨溫度的升高對(duì)鋼片的腐蝕速率增加，腐蝕程度加劇，對(duì)鋼片破壞也越嚴(yán)重。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，鉆井液體系中的氧體積分?jǐn)?shù)隨之增加，鋼片的腐蝕速率增加。

圖1 緩蝕劑對(duì)N80鋼在鹽水介質(zhì)中的緩蝕效果

表2 N80鋼在鹽膏層鉆井液中的腐蝕

圖2 緩蝕劑對(duì)N80鋼在鹽膏層鉆井液中的緩蝕效果

緩蝕劑YGC－03在鹽膏層鉆井液體系中、不同溫度下對(duì)N80鋼的腐蝕效果如圖2所示。在鹽膏層鉆井液中，鋼片的腐蝕速率隨著溫度的升高而增大。加入緩蝕劑YGC－03后，N80鋼的腐蝕速率明顯降低，在加入緩蝕劑體積分?jǐn)?shù)1%的條件下，N80鋼的腐蝕速率可控制在0.02mm/a左右。這表明緩蝕劑YGC－03對(duì)鹽膏層鉆井液體系中N80鋼有良好的緩蝕效果，能控制腐蝕速率在較低水平。

3 結(jié)論

1）在高濃度的鹽水介質(zhì)中，N80鋼的腐蝕受溫度的影響較復(fù)雜，在60～90℃之間存在腐蝕速率極值點(diǎn)。

2）在鹽水介質(zhì)中，緩蝕劑YGC－03對(duì)N80鋼的緩蝕效果明顯高于緩蝕劑ASL－1和 ASL－2。

3）N80鋼在鹽膏層鉆井液體系中的腐蝕速率隨溫度的升高而增大。

4）緩蝕劑YGC－03對(duì)鹽膏層鉆井液體系中N80鋼有良好的緩蝕效果。

本文屬中海油田服務(wù)股份有限公司基金項(xiàng)目及長(zhǎng)江大學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展基金項(xiàng)目產(chǎn)出的論文。

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［3］柳鑫華，于靜敏，梁英華 .海水介質(zhì)中綠色緩蝕劑的研究進(jìn)展 ［J］.材料保護(hù)，2007，40（4）：42～43.

［4］周永璋 .鹽井鉆井的鹽水泥漿液中鉆具的腐蝕與防護(hù)研究 ［J］.腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2008，20（6）：424～428.

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［編輯］ 帥群