含H2S气田气井和地面集输用缓蚀剂的研究与评价

摘要

普光气田H2S摩尔含量平均14.61％,属于超高含量H2S气田,而且CO2含量也很高,达到了9.21％。由于H2S的剧毒性、H2S/CO2的高腐蚀性,使该气田开发地面集输系统面临十分突出的安全和腐蚀控制难题。
　　 本文通过对普光气田在开采和集输中出现的腐蚀情况的分析,在实验室展开研究,并结合现场获得的数据,对缓蚀剂的评价方法和在高含H2S气田气井和地面集输设备的防腐中的应用做进一步的探索,使腐蚀问题得以更有效的控制。
　　 在查阅文献和现场调研得出的结论基础上,概述了H2S和CO2的腐蚀机理及其影响条件,从电化学和物理化学等方面分析了缓蚀剂的工作机理。
　　 根据资料调研,首先从国内油气田、大专院校和研究所等单位收集大量的应用效果较好的缓蚀剂样品,针对气井和地面集输的不同环境情况,进行初步筛选评价,模拟环境评价和性能评价,根据地面集输用缓蚀剂实验结果找到了一套效果较好的地面集输用缓蚀剂组合即用OS-10做预膜缓蚀剂并用WS-10做连续加注的缓蚀剂,其腐蚀速度仅为0.043mm/a,缓蚀率达到了94.6％,其抑制腐蚀的机理主要是预膜缓蚀剂提前在金属表面形成保护膜阻碍了与腐蚀反应有关的电荷或物质的转移,和咪唑啉在较大程度上抑制了腐蚀的阳极溶解过程;根据气井用缓蚀剂的实验结果发现GWS-1和GWS-2在高温下都能形成较致密的膜,缓蚀效率都达到了97％以上,缓蚀效果良好,它们实现缓蚀的主要机理是季铵阳离子可以吸附在带负电的金属表面形成致密的膜阻止了金属与腐蚀介质的接触,而喹啉上的N也可以与金属表面原子的空轨道配位,在金属表面形成致密的吸附膜,取得更好的缓蚀效果。
　　 最后根据高含H2S和CO2气田的实际工况,初步制定出现场加注方案和监测方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 缓蚀剂的定义

1.2 缓蚀剂的分类

1.2.1 按缓蚀剂的化学组分分类

1.2.2 按照缓蚀剂对电极过程的影响分类

1.2.3 按缓蚀剂在金属表面上形成保护膜特征分类

1.3 缓蚀剂的研究现状和发展趋势

1.3.1 缓蚀剂的研究现状

1.3.2 缓蚀剂的发展趋势及展望

1.4 缓蚀剂的选用原则和影响因素

1.4.1 金属材料

1.4.2 腐蚀介质

1.4.3 缓蚀剂的毒性

1.4.4 药剂的配伍

1.4.5 其它因素

1.5 油气田腐蚀的特征和高含H2S和CO2气田的现状

1.5.1 油气田腐蚀特征

1.5.2 国内外高含H2S和CO2气田的现状

第二章 H2S和CO2的腐蚀机理研究

2.1 H2S的腐蚀机理及影响因素

2.1.1 H2S的腐蚀机理

2.1.2 H2S腐蚀的影响因素

2.2 CO2的腐蚀机理及影响因素

2.2.1 CO2的腐蚀机理

2.2.2 CO2腐蚀的影响因素

2.3 H2S和CO2共存条件下的腐蚀机理

2.4 本章小结

第三章 缓蚀剂的机理研究、评价方法及应用

3.1 缓蚀剂的电化学机理

3.1.1 阳极型缓蚀剂

3.1.2 阴极型缓蚀剂

3.1.3 混合型缓蚀剂

3.2 缓蚀剂的物理化学机理

3.2.1 氧化膜型缓蚀剂

3.2.2 沉淀膜型缓蚀剂

3.2.3 吸附膜型缓蚀剂

3.3 缓蚀剂的工作机理

3.3.1 缓蚀剂的协同作用效应

3.3.2 缓蚀剂的过电位理论

3.3.3 有机缓蚀剂的覆盖效应

3.3.4 有机缓蚀剂的负催化效应

3.4 缓蚀剂的评价方法

3.4.1 失重法

3.4.2 塔费尔直线外推法

3.4.3 线形极化法

3.5 缓蚀剂在含H2S和CO2油气田的应用

3.6 本章小结

第四章 含H2S气田缓蚀剂的制备与性能评价

4.1 地面集输缓蚀剂的制备与性能评价

4.1.1 初步筛选试验

4.1.2 模拟环境试验

4.1.3 缓蚀剂性能评价

4.1.4 机理分析

4.2 气井缓蚀剂的制备与性能评价

4.2.1 初步筛选试验

4.2.2 模拟环境试验

4.2.3 GWS-1与GWS-2的合成实验

4.2.4 气井缓蚀剂性能评价试验

4.2.5 机理分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢