耐高温缓蚀剂的缓蚀性能和机制研究

采用挂片失重法、扫描电镜、电化学法等研究了有机咪唑啉季铵盐型缓蚀剂IN6及其与缓蚀增效剂复配体系HTCI在130~200℃下含CO2模拟油田矿化水中对Q235钢等钢材的缓蚀性能,分析了缓蚀剂在钢片表面的吸附行为,探讨了缓蚀剂对腐蚀反应动力学的影响和缓蚀机制。结果表明,缓蚀剂IN6和HTCI在高温条件下均表现出良好的缓蚀效果,缓蚀剂IN6在高温170℃和质量浓度100 mg/L时的缓蚀率为83.5%,缓蚀剂HTCI在200℃下和质量浓度575 mg/L时的缓蚀率可达到85.5%。缓蚀剂在钢片表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,吉布斯吸附自由能小于-40 kJ/mol,这使得缓蚀剂分子膜能够在高温条件下将腐蚀介质与钢材表面隔离,提高了腐蚀反应的活化能,并同时抑制阳极反应和阴极反应的进行,表现出优异的高温缓蚀效果。

塔河油田注水井耐高温缓蚀剂复配研究

由于塔河油田井下高Cl^-、高矿化度、低pH值、高温的基本特征,随着开发生产的进行,腐蚀问题日趋严重。为此,将咪唑啉缓蚀剂(A)、曼尼希酸化缓蚀剂(B)、喹啉季铵盐(C)3种常见缓蚀剂按体积比A∶B∶C=1∶1∶1.5合成了一种新型的高温复合缓蚀剂,利用高温高压实验,电化学测试评价缓蚀剂的缓蚀性能并得出缓蚀机理。结果表明,复合缓蚀剂可以有效减缓P110套管钢的高温局部腐蚀,比市售的咪唑啉缓蚀剂更加适合在高温使用,140℃下缓蚀率可达90%以上。最佳使用温度不超过150℃,随温度升高,缓蚀剂的缓蚀效率下降。复合缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,主要抑制了阳极过程从而降低自腐蚀电流密度。同时,复合缓蚀剂没有改变腐蚀机理,主要通过几何覆盖效应增大腐蚀反应的转移电阻,降低腐蚀速率。

耐高温酸化缓蚀剂GC-203L的开发及评价

喹啉季铵盐和曼尼希碱季铵盐复配物作为缓蚀剂母体,通过复配增效剂,制备出了耐高温酸化缓性剂GC-203L。通过测定不同温度、不同加量以及不同酸液类型及酸液浓度下GC-203L的动态腐蚀速率,对其缓蚀性能进行了评价,并对其缓蚀机理进行了探讨。GC-203L在20%盐酸、土酸中,150℃下钢片的动态腐蚀速率分别为3.2g/(m2·h)、45.3 g/(m2·h),耐温可达180℃,具有良好的缓性性能。

新型耐高温酸化缓蚀剂XAI-180的研发与性能评价

为了使缓蚀剂适用于高温深井酸化施工的恶劣工况,提高其高温缓蚀综合性能,以曼尼希碱季铵盐和喹啉季铵盐复配物作为缓蚀剂主剂,通过协同优选复配增效剂和助溶剂等辅剂,采用正交实验完成了高温酸化复合缓蚀剂XAI-180的配方设计,结合失重法和电化学测试分析法评价了XAI-180的缓蚀性能。研究结果表明:①自制的曼尼希碱季铵盐缓蚀剂与喹啉季铵盐缓蚀剂复配主剂形成了明显的协同效应,当两者配比为21∶5时,缓蚀效果为最佳;②高温缓蚀剂XAI-180是一种既可以抑制阴极反应,又可以抑制阳极反应的混合控制型缓蚀剂;③在加入5%酸化缓蚀剂XAI-180、180℃的条件下,N80钢片在盐酸浓度为20%的常规酸中腐蚀速度为70 g/(m^2·h),在0.4%胶凝剂和0.8%胶凝剂的体系中的腐蚀速率分别为92.3 g/(m^2·h)、95.8 g/(m^2·h)。结论认为,高温酸化缓蚀剂XAI-180在180℃、20%盐酸浓度的胶凝酸体系中具有配伍性好、缓蚀性强等优点,能满足180℃以上储层酸化压裂施工的要求。

HIMA高温胶凝酸体系研制及现场应用

干热岩酸化压裂改造过程中,酸液质量影响最终的改造效果。常用的酸液体系存在高温稳定性差,酸岩反应速率快等问题。通过室内研究,研选出合适的复合缓蚀剂,酸用减阻剂,铁离子稳定剂等,开发出一套适合干热岩酸压的HIMA高温胶凝酸体系。室内评价结果和现场应用表明:该体系可满足干热岩储层对胶凝酸的要求,有助于降低施工压力,方便现场施工,具有较好的发展前景。