LH油田酸化用缓蚀剂优选

杨 雪，曾 勇

(1.荆州学院(原长江大学 工程技术学院)，湖北 荆州 434023 ; 2.川庆钻探长庆固井公司，陕西 西安 710000)

0 前言

随着油气田勘探开发程度的不断加深，井下环境越来越复杂，同时开发过程中各种施工措施不可避免地对储层造成污染，导致开采效率越来越低[1-2]。酸化作为油田增能解堵的一种常用手段，在国内外已经广泛使用[3]。酸化是对油气藏的大型进攻性改造，由井筒向地面注入特定酸液，依靠酸液清除孔隙中的堵塞物、恢复地层渗透率达到增产的目的[4-6]。

LH油田主力层位采出程度低，分析原因为地层油藏地层水水型为CaCl2型，砾石充填井完井液造成储层污染，深层系部分储层污染尤其严重，开展酸化技术研究，尽可能恢复渗透率。但是酸化酸液的注入必然导致对管柱以及井下工具造成腐蚀，因此在酸化过程中必须添加缓蚀剂以减轻腐蚀情况[7-11]。

目前国内外缓蚀剂种类繁多，主体可以分为咪唑啉类缓蚀剂、曼尼希碱类缓蚀剂、席夫碱类缓蚀剂、季铵盐类缓蚀剂、无机缓蚀剂以及近年绿色缓蚀剂研究热点的氨基酸类缓蚀剂[12-18]。

LH油田酸化酸液主体为12%HCl+15%改性硅酸，为了寻求一种满足LH油田酸化的缓蚀剂，调研了国内市场缓蚀剂的应用情况，最终选定了4种类型的缓蚀剂，分别为季铵盐类缓蚀剂FSH、曼尼希碱类缓蚀剂FRC、席夫碱类缓蚀剂YC-1#以及咪唑啉类缓蚀剂YC-2#，并通过静态失重腐蚀实验对市售的4种类型缓蚀剂进行了性能评价及筛选，并对筛选出的缓蚀剂进行了加量优化。

1 缓蚀剂优选实验

1.1 主要仪器及药品

实验所用药品：盐酸，36%～38%，工业级，武汉辛昌化工有限公司；改性硅酸，工业级，武汉辛昌化工有限公司；丙酮，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；石油醚，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；无水乙醇，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；氢氧化钠，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；缓蚀剂YC-1#、缓蚀剂YC-2#，工业级，深圳市银亿化工有限公司；缓蚀剂FRC，工业级，济南德诚化工有限公司；缓蚀剂FSH，工业级，济宁远联化工技术有限公司。

主要实验仪器：电子天平，AR224CN，赛多利斯科学仪器有限公司；游标卡尺，SLO1-22，上海精密科学仪器有限公司；磁力搅拌器，JJ-1，上海精密科学仪器有限公司；恒温水浴锅，HHSI，永光明医疗仪器有限公司；恒温干燥箱，101-AB，永光明医疗仪器有限公司；烧杯，500 mL，四川蜀玻(集团)有限责任公司；腐蚀挂片，N80，山东晟鑫科技有限公司。

1.2 实验方法

实验采用静态挂片失重腐蚀评价法，以LH油田酸化酸液体系为腐蚀介质，主体酸液成分为12%HCl+15%改性硅酸，实验温度60～90 ℃，实验周期48 h。标准腐蚀挂片处理方法参考《SY/T 5273-2014油田采出水处理用缓蚀剂性能指标及评价方法》，腐蚀速率v和缓蚀率计算公式如下所示：

(1)

(2)

式中：vi，试片腐蚀速率，g/(m2·h)；Δt，反应时间，h；Δmi，试片腐蚀失量，g；AI，试片表面积，mm2；v0，无缓蚀剂条件下试片平均腐蚀率；η为缓蚀剂的腐蚀缓蚀率。

2 结果与讨论

2.1 缓蚀剂性能评价

通过静态腐蚀实验，对市售4种缓蚀剂FSH、YC-1#、YC-2#和FRC进行对比，实验温度60 ℃，实验中，缓蚀剂加量为0.5%，每种缓蚀剂进行3组动态腐蚀实验，腐蚀速率取平均腐蚀速率，结果如表1所示。酸液腐蚀前后N80钢片示意图见图1。

表1 4种缓蚀剂性能评价表

从图1中可以看出，在添加不同缓蚀剂的酸液中，N80挂片均呈现出均匀腐蚀现象。从表1中可以看出，4种缓蚀剂条件下的腐蚀速率分别为2.635、12.651、17.385、3.642 g/(m2·h)，表明缓蚀剂FSH和缓蚀剂FRC应用效果较好，初步选择缓蚀剂FSH和缓蚀剂FRC作为LH油田的酸化缓蚀剂。

a.酸液反应前 b.酸液反应后

2.2 温度对缓蚀剂的影响

在酸液泵注过程中，酸液会在不同温度条件下对井筒进行腐蚀，考虑LH油田井底温度为90 ℃，因此对缓蚀剂FSH和缓蚀剂FRC进行60～90 ℃温度条件下的缓蚀性能评价，结果见表2、图2。

表2 温度对缓蚀剂的影响

图2 温度对缓蚀剂的影响

从图2中可以看出，缓蚀剂FSH以及缓蚀剂FRC的腐蚀速率均随温度的增加而增加，缓蚀率随温度的增加而降低，这是因为缓蚀剂的作用机理为缓蚀剂吸附于挂片上，形成吸附膜，提高了H+放电或金属离子化的活化能[19]。当温度升高后，活化能增加，H+放电或金属离子化程度加大，导致腐蚀速率增大，缓蚀率降低。当温度为90 ℃时，缓蚀剂FSH的腐蚀速率为14.166 g/(m2·h)，远低于缓蚀剂FRC的30.567g/(m2·h)，表明缓蚀剂FSH的耐热性能要强于缓蚀剂FRC，因此选择缓蚀剂FSH作为LH油田酸化酸液缓蚀剂。

2.3 缓蚀剂FSH浓度优选

为了得到缓蚀剂FSH的最优浓度，以井底腐蚀条件为基准，开展了缓蚀剂浓度优选实验，实验温度为90 ℃，缓蚀剂浓度(质量分数)分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，实验结果见表3、图3。

表3 缓蚀剂加量对缓蚀率的影响

图3 缓蚀剂加量对缓蚀率的影响

从表3和图3可知，在90 ℃条件下，随着缓蚀剂的浓度增加，缓蚀剂FSH浓度为0.5%时，腐蚀速率由14.166 g/(m2·h)降至1.725 g/(m2·h)，缓蚀率由86.96%增加为98.41%，但其降低或增加的幅度随缓蚀剂浓度的增加而降低，结合经济成本，优选缓蚀剂使用浓度为1.5%～2.0%。

3 结论

①通过静态失重腐蚀实验对4种类型的市售缓蚀剂在60 ℃条件下对于M油田酸化酸液的缓蚀效果进行了评价，浓度为0.5%的4种缓蚀剂酸液体系的平均腐蚀速率分别为2.653、12.651、17.385、3.642 g/(m2·h)，表明季铵盐类缓蚀剂FSH和曼尼希碱类缓蚀剂FRC对于LH油田酸化酸液的缓蚀效果较好，初步选择缓蚀剂FSH和缓蚀剂FRC作为LH油田酸化缓蚀剂。②通过不同温度条件下的静态失重腐蚀实验，评价了不同温度条件下的季铵盐类缓蚀剂FSH和曼尼希碱类缓蚀剂FRC对于LH油田酸化酸液的缓蚀效果。结果表明，在温度90 ℃，缓蚀剂浓度为0.5%的条件下，缓蚀剂FSH和缓蚀剂FRC的缓蚀率分别为86.96%和 71.864%，选择缓蚀剂FSH作为LH油田酸化缓蚀剂。③研究了缓蚀剂FSH在不同加量条件下的缓蚀效果，优选了缓蚀剂浓度，结合经济成本推荐最佳缓蚀剂的使用浓度为1.5%～2.0%。