CN111718700A - 适用于烟道气驱注入井的环空保护液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液及其制备方法。该环空保护液按照质量百分含量计，环空保护液包括：缓蚀剂1.5～3.0％、除氧剂0.1～0.5％、杀菌剂0.1～0.5％、缓蚀阻垢剂0.5～1.0％、酸洗气体吸收剂0.5～2.0％、密度调节剂0～15％以及余量的水。本发明的环空保护液为水溶性环空保护液，使用方便，使用时，直接将环空保护液注入环空即可。对封隔器胶筒的密封性能和机械强度影响小，可以满足烟道气注入井油套管防护的要求，其能够抑制烟道气对油管管材腐蚀，延长烟道气驱注入井的安全服役寿命。
Description
技术领域
本发明涉及油气井腐蚀防护技术领域，具体而言，涉及一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液及其制备方法。
背景技术
随着气驱提高采收率技术的发展以及天然气价格的上涨，国内外近年来大力开展了注烟道气驱提高采收率技术的研发和应用，特别是近年来，温室气体减排成为国家层面重大问题后，注烟道气驱油受到了空前的重视。烟道气含有80％～85％的N2和10％～15％的CO2气.注入烟道气不但具有同CO2类似的驱油特性,还具有N2的驱油优点，无论在增加采收率还是减少环境污染等方面都具有重要意义。但是烟道气成分复杂，含有较高的CO2、SO2、O2、CO等腐蚀性气体，在烟道气驱采油过程中，注气井井筒的烟道气会窜入油套环空，其中的CO2、SO2、O2等气体与水相接触，会对油井管材造成比较严重的腐蚀危害。针对油套管材腐蚀防护措施主要是采用耐腐蚀合金钢以及添注环空保护液，合金钢由于成本较高不适合大规模推广。环空保护液主要有水基环空保护液和油基环空保护液，油基环空保护液稳定性好，但成本较高，不能广泛应用。水基环空保护液施工方便、成本低，但存在防腐蚀能力差、稳定性不佳等问题。
目前没有针对适用于烟道气油套管材防腐防护的环空保护液，针对适用于CO2腐蚀的环空保护液也较少，例如中国专利文献公开了“一种二氧化碳驱注入井环空保护液及其制备方法和使用方法”(公开号：CN108251087A，公开日：2018.07.06)，“一种适用于CO2驱注入井的低成本油基环空保护液及其制备方法”(公开号：CN107603579A，公开日：2017.11.07
)，“一种高酸性气井油基环空保护液”(公开号：CN 105238378 A，公开日：2016.01.13)。由于烟道气成分复杂，不但其中的CO2会对井筒产生严重的腐蚀，同时其中的SO2、O2、CO等也会对管材造成比较严重的腐蚀，腐蚀机理比较复杂，以上这些专利的环空保护液只是针对CO2或酸性气体腐蚀研制的，不适用于油田环空烟道气腐蚀防护。
对于烟道气驱注入井井筒管材存在极高的腐蚀失效风险，目前存在的主要问题有：(1)烟道气成分复杂，存在CO2、SO2、O2、CO等腐蚀因素，腐蚀机理比较复杂，腐蚀比较严重，目前没有适用于烟道气驱注入井的环空保护液；(2)管柱连接接头易发生缝隙腐蚀；(3)水基环空保护液防腐性能和稳定性尚不能达到满意程度；(4)普通油基环空保护液成本太高。因此，急需发明一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液及其制备方法，延长油气井的安全服役寿命。
发明内容
本发明旨在提供一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液及其制备方法，以解决现有技术中没有适用于烟道气驱注入井的环空保护液的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液。该环空保护液按照质量百分含量计，环空保护液包括：缓蚀剂1.5～3.0％、除氧剂0.1～0.5％、杀菌剂0.1～0.5％、缓蚀阻垢剂0.5～1.0％、酸洗气体吸收剂0.5～2.0％、密度调节剂0～15％以及余量的水。
进一步地，缓蚀剂为油酸咪唑啉季铵盐和丙炔醇的混合物；优选的，油酸咪唑啉季铵盐与丙炔醇的质量比为2:1～5:4。
进一步地，除氧剂为无水亚硫酸钠和D-异抗坏血酸钠中的一种或两种。
进一步地，杀菌剂为双十二烷基二甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或两种。
进一步地，酸洗气体吸收剂为N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺和2-羟基乙胺中的一种或多种。
进一步地，密度调节剂为甲酸钠或甲酸钾中。
进一步地，缓蚀阻垢剂为乙二胺四甲叉膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸和氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。
根据本发明的另一个方面，提供一种上述适用于烟道气驱注入井的环空保护液的制备方法，包括以下步骤：S1，向水中加入密度调节剂、缓蚀阻垢剂和除氧剂搅拌至溶解；S2，然后依次加入杀菌剂、酸洗气体吸收剂和缓蚀剂，混合均匀后即得适用于烟道气驱注入井的环空保护液。
进一步地，S1和S2均在常温常压下进行；优选的，搅拌在反应釜中进行，且密度调节剂、缓蚀阻垢剂、除氧剂、杀菌剂、酸洗气体吸收剂和缓蚀剂为边搅拌边加入。
进一步地，缓蚀剂为油酸咪唑啉季铵盐和丙炔醇的混合物，其中，油酸咪唑啉季铵盐的制备方法包括：将油酸、N-羟乙基乙二胺置入带真空、底阀的不锈钢反应釜中，开启搅拌，以升温速率每分钟1℃升至160℃，反应4.0h，进行真空抽水，保持真空状态升温至180℃，反应6h，降温到80℃，加入异丙醇；将氯乙酸钠溶于蒸馏水中配成30％的氯乙酸钠溶液，滴加反应釜中，在75℃～85℃保持4h～6h，即得油酸咪唑啉季铵盐；优选的，油酸：N-羟乙基乙二胺：异丙醇：氯乙酸钠的投料质量比为70：23：15：29。
本发明的环空保护液为水溶性环空保护液，使用方便，使用时，直接将环空保护液注入环空即可。对封隔器胶筒的密封性能和机械强度影响小，可以满足烟道气注入井油套管防护的要求，其能够抑制烟道气对油管管材腐蚀，延长烟道气驱注入井的安全服役寿命。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
针对烟道气驱注入井存在烟道气成分复杂，腐蚀因素多，腐蚀较严重等问题，且目前没有适用于烟道气驱注入井的环空保护液，本发明提供下列适用于烟道气驱注入井的环空保护液及其制备方法。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液。该环空保护液按照质量百分含量计，环空保护液包括：缓蚀剂1.5～3.0％、除氧剂0.1～0.5％、杀菌剂0.1～0.5％、缓蚀阻垢剂0.5～1.0％、酸洗气体吸收剂0.5～2.0％、密度调节剂0～15％以及余量的水。
本发明的环空保护液为水溶性环空保护液，使用方便，使用时，直接将环空保护液注入环空即可。对封隔器胶筒的密封性能和机械强度影响小，可以满足烟道气注入井油套管防护的要求，其能够抑制烟道气对油管管材腐蚀，延长烟道气驱注入井的安全服役寿命。
优选的，缓蚀剂为油酸咪唑啉季铵盐和丙炔醇的混合物；油酸咪唑啉季铵盐对于酸性气体引起的腐蚀具有很好的缓蚀性能，丙炔醇易挥发，能够防止气相对管材的腐蚀。更优选的，油酸咪唑啉季铵盐与丙炔醇的质量比为2:1。
在本发明一种典型的实施方式中，除氧剂为无水亚硫酸钠和D-异抗坏血酸钠中一种或两种，用于除去油套环空液体里面的氧气，防止氧腐蚀；杀菌剂为双十二烷基二甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵一种或两种，油套环空里面液体容易滋生细菌，细菌会对管柱产生腐蚀，添加杀菌剂防止细菌腐蚀。酸洗气体吸收剂为N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺和2-羟基乙胺中一种或多种，用于收油套环空里面的CO2、SO2等酸性气体，减少酸性气体对管材的腐蚀。密度调节剂为甲酸钠或甲酸钾，当地层压力较高时，环空保护液里面添加密度调节剂，减少井下封隔器压差，保护封隔器。缓蚀阻垢剂为乙二胺四甲叉膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸和氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种，用于防止油套环空里面水结垢，同时也有缓蚀的作用。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种上述适用于烟道气驱注入井的环空保护液的制备方法。该制备方法包括以下步骤：S1，向水中依次加入密度调节剂、缓蚀阻垢剂和除氧剂搅拌至溶解；S2，然后依次加入杀菌剂、酸洗气体吸收剂和缓蚀剂，混合均匀后即得适用于烟道气驱注入井的环空保护液。由此可见，本发明的适用于烟道气驱注入井的环空保护液的制备工艺简单，易于操作，生产成本低，便于大规模推广使用。
典型的，S1和S2均在常温常压下进行；优选的，搅拌在反应釜中进行，且密度调节剂、缓蚀阻垢剂、除氧剂、杀菌剂、酸洗气体吸收剂和缓蚀剂为边搅拌边加入。
在本发明一种典型的实施方式中，缓蚀剂为油酸咪唑啉季铵盐和丙炔醇的混合物，其中，油酸咪唑啉季铵盐的制备方法包括：将油酸、N-羟乙基乙二胺置入带真空、底阀的不锈钢反应釜中，开启搅拌，缓慢升温至160℃，反应4.0h，进行真空抽水，保持真空状态升温至180℃，反应6h，降温到80℃，加入异丙醇；将氯乙酸钠溶于蒸馏水中配成30％的氯乙酸钠溶液，滴加反应釜中，在80℃左右保持4h～6h，即得油酸咪唑啉季铵盐；优选的，油酸：N-羟乙基乙二胺：异丙醇：氯乙酸钠的投料质量比为:70：23：15：29，此比例下合成的产品缓蚀性能较好。
在本发明一具体实施例中，适用于烟道气驱注入井的环空保护液由下述方法制备：1)常温常压下，向反应釜中加入一定量的水，开启搅拌，依次加入甲酸钠、乙二胺四甲叉膦酸钠、无水亚硫酸钠，搅拌至完全溶解；2)在不断搅拌下，向反应釜中再依次加入双十二烷基二甲基溴化铵、N-甲基二乙醇胺、油酸咪唑啉季铵盐、丙炔醇，边加边搅拌，混合均匀后即得产品。其中，油酸咪唑啉季铵盐由下述方法制备：将原料油酸、N-羟乙基乙二胺置入带真空、底阀的不锈钢反应釜中，开启搅拌，缓慢升温至160℃，反应4.0h，进行真空抽水，保持真空状态升温至180℃，反应6h，降温到80℃，加入异丙醇。将一定量的氯乙酸钠溶于蒸馏水中配成30％溶液，并缓慢滴加反应釜中，在80℃左右保持4h～6h，即得油酸咪唑啉季铵盐；所述物料的投料质量比为油酸﹕N-羟乙基乙二胺﹕异丙醇﹕氯乙酸钠＝280﹕105﹕60﹕130。
下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液，按重量百分比由下列物质组成：
1)缓蚀剂：1.0％油酸咪唑啉季铵盐，0.5％丙炔醇；(两项加起来为1.5％)
2)除氧剂：0.1％无水亚硫酸钠；
3)杀菌剂：0.1％双十二烷基二甲基溴化铵；
4)缓蚀阻垢剂：0.5％乙二胺四甲叉膦酸钠；
5)气体吸收剂：0.5％N-甲基二乙醇胺；
6)其余为水。
在该实施例中，烟道气驱注入井的环空保护液的制备方法为：
1)常温常压下，向反应釜中加入一定量的水，开启搅拌，依次加入甲酸钠、乙二胺四甲叉膦酸钠、无水亚硫酸钠，搅拌至完全溶解；
2)在不断搅拌下，向反应釜中再依次加入双十二烷基二甲基溴化铵、N-甲基二乙醇胺、油酸咪唑啉季铵盐、丙炔醇，边加边搅拌，混合均匀后即得产品。
本实施例提供的烟道气驱注入井的环空保护液，其能够解决烟道气溶于水后对管柱的腐蚀问题，防腐性能稳定可靠。
实施例2
一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液，，按重量百分比由下列物质组成：
1)缓蚀剂：2.0％油酸咪唑啉季铵盐，1.0％丙炔醇；
2)除氧剂：0.5％无水亚硫酸钠；
3)杀菌剂：0.5％双十二烷基二甲基溴化铵；
4)缓蚀阻垢剂：1.0％乙二胺四甲叉膦酸钠；
5)气体吸收剂：2.0％N-甲基二乙醇胺；
6)密度调节剂：15％甲酸钠；
7)其余为水。
在本实施例中，烟道气驱注入井的环空保护液的制备方法与实施例1相同。
性能测试：
利用P110、N80挂片对所制备的环空保护液进行性能测试，包括高温高压釜腐蚀失重测试(实验温度80℃，总压10MPa，SO2分压3MPa，O2分压2MPa，CO2分压3MPa，试验时间72h)测试结果如下：
1)实施例1：P110钢片的腐蚀速率≤0.045mm/a；N80钢片的腐蚀速率≤0.056mm/a。脱氧率90％，阻垢率90％；
2)实施例2：P110钢片的腐蚀速率≤0.027mm/a；N80钢片的腐蚀速率≤0.039mm/a，除氧率96％，阻垢率93％。
本实施例提供的烟道气驱注入井的环空保护液，其能够解决烟道气溶于水后对管柱的腐蚀问题，防腐性能稳定可靠。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明的环空保护液：总压10MPa，SO2分压3MPa，O2分压2MPa，CO2分压3MPa的环境下，80℃反应72h，P110钢片的腐蚀速率≤0.045mm/a；N80钢片的腐蚀速率≤0.052mm/a；对腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌(SRB)的杀菌效果≤5个/mL，除氧率：大于90％，阻垢率：大于80％。这表明，本发明提供的烟道气驱注入井的环空保护液能够有效防止烟道气中CO2、SO2、O2、CO和矿化度盐水对油套管的腐蚀对油套管的腐蚀破坏，提供持续防护能力，极大延长井筒环空管柱的使用寿命，保证烟道气驱的进行，具有较大的经济效益及社会效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于烟道气驱注入井的环空保护液，其特征在于，按照质量百分含量计，所述环空保护液包括：缓蚀剂1.5～3.0％、除氧剂0.1～0.5％、杀菌剂0.1～0.5％、缓蚀阻垢剂0.5～1.0％、酸洗气体吸收剂0.5～2.0％、密度调节剂0～15％以及余量的水。
2.根据权利要求1所述的环空保护液，其特征在于，所述缓蚀剂为油酸咪唑啉季铵盐和丙炔醇的混合物；
优选的，所述油酸咪唑啉季铵盐与所述丙炔醇的质量比为2:1～5:4。
3.根据权利要求1所述的环空保护液，其特征在于，所述除氧剂为无水亚硫酸钠和D-异抗坏血酸钠中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的环空保护液，其特征在于，所述杀菌剂为双十二烷基二甲基溴化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的环空保护液，其特征在于，所述酸洗气体吸收剂为N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺和2-羟基乙胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的环空保护液，其特征在于，所述密度调节剂为甲酸钠或甲酸钾中。
7.根据权利要求1所述的环空保护液，其特征在于，所述缓蚀阻垢剂为乙二胺四甲叉膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基磷酸和氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的适用于烟道气驱注入井的环空保护液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，向水中加入密度调节剂、缓蚀阻垢剂和除氧剂搅拌至溶解；
S2，然后依次加入杀菌剂、酸洗气体吸收剂和缓蚀剂，混合均匀后即得所述适用于烟道气驱注入井的环空保护液。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述S1和所述S2均在常温常压下进行；
优选的，所述搅拌在反应釜中进行，且所述密度调节剂、所述缓蚀阻垢剂、所述除氧剂、所述杀菌剂、所述酸洗气体吸收剂和所述缓蚀剂为边搅拌边加入。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述缓蚀剂为油酸咪唑啉季铵盐和丙炔醇的混合物，其中，所述油酸咪唑啉季铵盐的制备方法包括：
将油酸、N-羟乙基乙二胺置入带真空、底阀的不锈钢反应釜中，开启搅拌，以升温速率每分钟1℃升至160℃，反应4.0h，进行真空抽水，保持真空状态升温至180℃，反应6h，降温到80℃，加入异丙醇；
将氯乙酸钠溶于蒸馏水中配成30％的氯乙酸钠溶液，滴加反应釜中，在75℃～85℃保持4h～6h，即得油酸咪唑啉季铵盐；
优选的，油酸：N-羟乙基乙二胺：异丙醇：氯乙酸钠的投料质量比为70：23：15：29。
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