饒?zhí)炖?，張文來，王濤，龍永?（中石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川750006）

蘇高申 （長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州434023）

空氣泡沫驅(qū)是將空氣驅(qū)和泡沫驅(qū)有機結(jié)合起來的具有調(diào)剖和驅(qū)油雙重作用的一種提高采收率技術［1］。長慶油田第三采油廠在某區(qū)塊進行了低滲透油藏空氣泡沫驅(qū)先導試驗。項目實施過程中，發(fā)現(xiàn)試驗區(qū)塊注水井注氣管柱和套管嚴重腐蝕，特別是有部分注管柱有腐蝕穿孔的現(xiàn)象。因此，需研發(fā)具有針對性的高效緩蝕環(huán)空保護液。

1 配方組成設計

針對空氣泡沫驅(qū)注水井環(huán)空高溫、高壓、氧氣浸入、細菌超標等現(xiàn)狀，環(huán)空保護液組成擬采用緩蝕劑、殺菌劑、pH 調(diào)節(jié)劑和除氧劑復配組成。緩蝕劑選用以氧緩蝕劑為主，二氧化碳緩蝕劑為輔，防止由于高溫環(huán)境下氧氣和二氧化碳浸入而形成的腐蝕；殺菌劑主要作用是殺滅水體中的硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵細菌 （FB）和腐生菌 （TGB），防止由于細菌孳生而產(chǎn)生的腐蝕；pH 調(diào)節(jié)劑的加入主要考慮氧腐蝕發(fā)生在低pH 條件下，通過調(diào)節(jié)保護液的pH 值為9以上，一方面可減緩氧腐蝕化學反應的進程，另一方面可延長緩蝕劑的使用壽命［2］；除氧劑的作用是除去水中微量的溶解氧，可在環(huán)空保護液注入初期消耗一定量的溶解氧，延長環(huán)空保護液的使用壽命。

2 試驗藥品與方法

2．1 藥品

緩蝕劑HCR－1、HCR－2、殺菌劑CD－11（荊州埃科科技有限公司）；除氧劑CHY－1、CHY－2 （湖南株洲金誠科技發(fā)展有限公司）；亞硫酸氫鈉（天津光復試劑有限公司）；pH 調(diào)節(jié)劑AMP－95（美國陶氏化學）。

2．2 方法

參考SY／T 5273－2000 《油田采出水用緩蝕劑性能評價方法》，針對空氣泡沫驅(qū)環(huán)空溶有氧氣的特點，評價容器采用開口和密閉氧氣加壓 （0．8MPa）2種形式，溫度60±2℃，鋼片采用與套管一致的材料J55鋼，根據(jù)現(xiàn)場配液用水化學成分配制模擬水，配水成分如表1所示，對所有藥劑進行緩蝕性能評價；參考SY／T 5329－1994 《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》中殺菌劑的評價方法對殺菌劑的殺菌效果進行評價。

3 單因素試驗結(jié)果與討論

表1 模擬水配水表

3．1 殺菌劑

由表2殺菌劑CD－11的評價結(jié)果表明，殺菌劑CD－11殺菌效果較好，加藥濃度100mg／L 以上時硫酸鹽桿菌SRB、腐生菌TGB均得到有效抑制。

3．2 緩蝕劑

緩蝕劑HCR－1緩釋效果如圖1所示，緩蝕劑HCR－1濃度越高，腐蝕速率越低，緩蝕率越高，但濃度達到1100mg／L時腐蝕速率和緩蝕率也只能分別達到0．2093mm／a和30．86%，遠高于標準要求。緩蝕劑HCR－2緩釋效果如圖2所示，緩蝕劑HCR－2濃度越高，腐蝕速率越低，緩蝕率越高，濃度達到900mg／L時腐蝕速率和緩蝕率分別達到0．00599mm／a和97．996%。因此緩蝕劑HCR－2緩蝕效果遠高于HCR－1。

表2 殺菌劑CD－11評價結(jié)果

圖1 緩蝕劑HCR－1緩蝕效果

圖2 緩蝕劑HCR－2濃度對緩蝕效果的影響

3．3 pH 調(diào)節(jié)劑

AMP－95不僅可以作為pH 調(diào)節(jié)劑，還具有緩釋效果。緩釋評價結(jié)果見圖3，隨AMP－95濃度升高，腐蝕速率先升高后降低，并趨于平穩(wěn)。但從試驗現(xiàn)象上看，濃度大于3g／L 后鋼片未見腐蝕，腐蝕速率較高的原因可能是AMP－95緩蝕機理為非成膜機理，在用鹽酸清洗腐蝕產(chǎn)物時鋼片直接與鹽酸反應而損失了一部分質(zhì)量。AMP－95緩蝕機理有待于進一步研究。

3．4 除氧劑

分別考察除氧劑CHY－1、CHY－2單獨使用時的緩蝕效果。由圖4可知，隨CHY－1濃度升高，緩蝕速率降低；但濃度為300mg／L時，腐蝕速率仍比行業(yè)標準大1．5倍左右，不能單獨作為緩蝕劑使用。由圖5可知，隨CHY－2 濃度升高，腐蝕速率降低，但效果不如CHY－1?？疾焓忻嫔铣Ｓ玫某鮿㎞a2SO3，其濃度對緩蝕效果的影響如圖6所示，除氧劑亞硫酸鈉單獨使用時沒有緩蝕效果，且加量越多腐蝕速率越高。

圖3 AMP－95濃度對緩蝕效果的影響

圖4 除氧劑CHY－1濃度對緩蝕效果的影響

圖5 除氧劑CHY－2濃度對緩蝕效果的影響

圖6 Na2SO3 濃度對緩蝕效果的影響

4 正交試驗

參考單因素緩蝕試驗結(jié)果，對配方中主要功能組分進行正交試驗設計L9（34），采用常壓開口腐蝕評價方法進行評價試驗。考察了緩蝕劑、pH 調(diào)節(jié)劑、殺菌劑和除氧劑等4組分的配伍性，并根據(jù)正交試驗結(jié)果，優(yōu)化4 個因素的加量水平。正交試驗結(jié)果如表3。

通過正交試驗結(jié)果可知，4個因素對緩蝕效果影響大小的順序是CHR－2、AMP－95、CHY－2、CD－11，四組分之間有協(xié)同緩蝕作用。因此，環(huán)空保護液配方4組分設計是合理可行的，最佳配方如下：CHR－2濃 度 為900mg／L，AMP－95 濃 度為5g／L，CD－11濃度為150mg／L，CHY－2濃度為100mg／L。

表3 正交試驗結(jié)果

5 高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗

正交試驗的結(jié)果是在常壓開口腐蝕評價方法下得到的，為了進一步驗證其實際應用效果，還需要在模擬應用環(huán)境下進行驗證試驗。采用得到的環(huán)空保護液最佳配方，利用高溫高壓動態(tài)腐蝕評價儀，考察該配方的在模擬工況下 （65℃，空氣壓力15MPa）的緩蝕效果。評價結(jié)果如表4，高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗鋼片如圖7所示。

高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗結(jié)果表明，殺菌劑、緩蝕劑、除氧劑和pH 調(diào)節(jié)劑有協(xié)同緩蝕效果，最佳配方的平均腐蝕速率為0．0514mm／a，緩蝕率達到86．5%，可以達到標準要求。

表4 高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗（A空白，B加藥）

6 結(jié)論

1）緩蝕劑HCR－2濃度越高，腐蝕速率越低，緩蝕率越高，濃度達到900mg／L時腐蝕速率和緩蝕率分別達到0．00599mm／a和97．996%。2）隨AMP－95濃度升高，腐蝕速率先升高后降低，并趨于平穩(wěn)。

3）除氧劑CHY－1、CHY－2單獨使用時也具有一定的緩蝕效果，亞硫酸鈉單獨使用沒有緩蝕效果，隨加藥濃度增大，腐蝕速率增加。

4）HCR－2、AMP－95、CD－11和CHY－2具有協(xié)同緩蝕作用，4個因素對緩蝕效果影響大小的順序是HCR－2、AMP－95、CHY－2、CD－11。環(huán)空保護液最佳配方為CHR－2濃度為900mg／L，AMP－95濃度為5g／L，CD－11濃度為150mg／L，CHY－2濃度為100mg／L。

5）高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗結(jié)果表明，在模擬工況條件下，最佳配方平均腐蝕速率為0．0514mm／a，緩蝕率達到86．5%。

圖7 高溫高壓動態(tài)腐蝕試驗鋼片（A空白，B加藥）

［1］孟令軍．低滲油藏空氣／空氣泡沫驅(qū)提高采收率技術實驗研究 ［D］．北京：中國石油大學，2011：1～4．

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