CORR11546A型缓蚀剂在YB气田项目的应用

李永梅

（1.西安石油大学 石油工程学院，陕西 西安 710065；2.斯伦贝谢长和油田工程有限公司，陕西 西安 710000）

天然气作为清洁能源，国内市场需求潜力巨大。YB气田项目实施后，可确保化工项目正常生产用气需要，尽快将YC地区丰富的天然气资源优势转化为经济优势。YB项目天然气主要组分以甲烷为主，非烃组分中以氮气和二氧化碳为主，基本不含硫化氢，产水气井占总产气井的61.4%，水气比超过1m3／万m3的天然气井占16.0%。YB气田点多面广，腐蚀环境比较复杂，腐蚀过程的发生涉及材质、介质、杂质、pH及含氧量、CO2、环境温度与压力、产出水含量及其性质、介质流速、流态、结垢等多种因素。因腐蚀是在多种因素相互交叉影响、共同作用下发生，从而导致腐蚀实际情况非常复杂。调研结合实际情况，分析CORR11546A在YB气田实际应用，对CORR11546A在酸性气田中应用具有一定指导意义。

1 工况简介

本气田在各井场采气汇管及气体外输前集气管线各集气站出口加注缓蚀剂。为了解和掌握管线内腐蚀的状况，在各采气管线进集气站处，汇管之前以及集气管线出站处安装内腐蚀检测装置，加注工艺流程如图1。

2 腐蚀分析

2.1 气田组分分析

YB气田分布较广，气体中CO2的摩尔分数在4%～6%，并有少量的O2，属于典型的CO2腐蚀条件。液相主要为生产水，几乎不含凝析油，生产水矿化度较高，氯离子含量较高。天然气井口原料气主要组分及生产水质分析结果如表1、表2所示：

表1 原料气组成一览表

表2 生产水质主组分分析结果表

CO2溶于水后会形成氢离子H+，从而降低溶液pH值，加快腐蚀。同时，CO2一些腐蚀产物（如FeCO3）、垢（CaCO3）等也会引起较严重的局部腐蚀。生产水矿化度较高，相应的电导率也较高，水的导电性较强，从而增加了电化学的反应速率，从而导致腐蚀速率加快。生产水中氯离子含量较高，由于氯离子半径较小，扩散难以受到阻碍，当氯离子运动到金属表面时会吸附在金属表面，其本身有较高的活性，会与金属表面的钝化膜反应，从而破坏钝化膜。当钝化膜被破坏之后，金属局部就会形成一个原电池，进而造成点蚀。同时，应力腐蚀裂纹的产生与氯离子关系密切，一般金属在含有氧的氯离子腐蚀介质中才容易发生应力腐蚀。结合该项目，由于天然气采气管线和集气管线在地势崎岖的丘陵地带布设，避免不了受力形变，再加上氯离子的作用，很容易产生应力腐蚀破坏。

2.2 温度和压力分析

从生产井口到集输管线，再到下游，整个系统温度在8～30℃，系统压力在1～4.3MPa，该系统温度不属于极端温度范围，不属于高压范围，因此无需特殊关注。

2.3 气相、液相流速分析

依据各井场的产气量、产液量、采气管线的直径等参数计算。各井场到集气站的采气管线内流体的流态为均为层流。气相流速小于4m／s，液相流速小于0.01m／s，管线剪切应力小于 1.0Pa。针对介质的流速分析，得到如下结论：1）层流的流态表明管线内液相在管线底部流动，气相在管线上部流动。2）如果气井出砂，固体颗粒的流动速度会很慢，直径大于50μm的颗粒很难被流体携带沿采气管线内部移动，系统内无法流动的固体颗粒使得生产水在金属表面的流动和电解质的扩散受到限制，沉积物以下pH值发生变化，形成阻塞电池腐 蚀，进而引起垢下腐蚀。3）液相流速慢，为微生物的生长繁殖提供了良好的环境，易于微生物膜的附着。

3 试验部分

3.1 CORR11546A缓蚀剂性能

CORR11546A缓蚀剂的性能见表3

表3 CORR11546A性能表

3.2 实验室试验

3.2.1 LPR鼓泡实验

基于水质分析结果，实验室用0.32%的氯化钠溶液加30mg／L的冰醋酸GAA代替。LPR鼓泡实验首先将模拟水样饱和二氧化碳4 h，之后将试片放入水样中进行2 h的预腐蚀。之后加入缓蚀剂，并继续监测腐蚀速率16 h。实验参数见表4，结果见图2。

表4 鼓泡实验参数

图2 鼓泡实验结果

由图2看出，缓蚀剂 CORR11546A在100mg／kg下能够达到很好的缓蚀效果，腐蚀率由原来的2.64mm／a降到 0.030mm／a。腐蚀防护率达到98.86%。

3.2.2 动态高温高压反应釜实验

按照YB项目现场实际状况，井口加注采用批处理加注方式，因此实验模拟批处理加注高压反应釜实验。首先试片经过600目沙砾纸打磨，清洁并称重。之后将试片浸泡在缓蚀剂CORR11546A的溶液中5 min，然后取出试片，自然风干后移入聚四氟乙烯的夹持器中，固定在反应釜内的杆状物上。之后反应釜内加入2 L的未饱和二氧化碳的模拟水样。之后向反应釜内通入二氧化碳和氮气，并将反应釜加热到测试温度，之后试片开始旋转，并持续一定时间。实验结束后，取出试片清洗、干燥并称重，之后计算平均腐蚀率。实验参数见表5。

表5 动态反应釜实验参数

实验结果见表6。

表6 动态反应釜实验结果

结果显示CORR11546A在缓蚀剂溶液中预先经过成膜处理后，可以达到良好的腐蚀防护，气相的平均腐蚀率为 0.006mm／a，液相的平均腐蚀率为0.0471mm／a，低于 0.076mm／a的要求。

3.2 现场试验

为验证推荐的缓蚀剂CORR11546A的起泡性能和腐蚀控制性能，最终选取在YB005（产水小）和Y365（产水大）两条采气管线进行实验，最终确定腐蚀控制效果。

3.2.1 起泡试验

起泡试验用以评估在生产井常规注泡排剂作业条件下缓蚀剂对生产水起泡性能影响。实验方法：在现场去水样后，同时向两个平行的量筒中通气，比较空白与投加缓蚀剂后的起泡倾向。

起泡性评价分3组试验：第一组比较空白水样与投加 500mg／kgCORR11546A的起泡速度和消泡速度；第二组比较空白水样与投加 1000mg／kg CORR11546A的起泡速度和消泡速度；第三组比较空白水样与投加2000mg／kg CORR11546A的起泡速度和消泡速度。

由图3、图4看出，缓蚀剂CORR11546A几乎不会增加生产水的起泡倾向，消泡时间最大达到7.96s。

图3 生产水起泡性实验结果

图4 生产水消泡性实验结果

3.2.2 缓蚀性能试验

根据工艺流程，采取间歇批处理加注方式，选择关键部位安装内腐蚀监测装置，通过金属挂片损耗量确定整个试验周期内的腐蚀速度、腐蚀类型（点蚀或其它局部腐蚀）等参数。选取YB005和Y365采气管线进站处安装的CC挂片进行分析，其监测位置在底部，介质为气液两相。结果见表7、图5、图6。

表7 腐蚀监测数据表

图5 YB005挂片形貌

图6 Y365挂片形貌

从表7可看出，添加缓蚀剂后，缓蚀速率有所降低，腐蚀防护率可达85%，该缓蚀剂可达到较好效果。

4 结论

1）CORR11546A在实验条件下可以达到很好的腐蚀防护效果，鼓泡实验、高压反应釜实验测得的腐蚀率都低于0.076mm／a。

2）现场两条采气管线腐蚀挂片试验表明：CORR11546A起泡性不严重，消泡时间较快，在YB气田天然气管线缓蚀效果较好，点蚀得到有效控制，腐蚀速率也降低，腐蚀防护率较高，可达85%。

3）无论从实验室实验还是现场试验，相比于含水量大的管道中，挂片有相对较高的腐蚀速率，这也说明管道中游离水的存在，对天然气管线的腐蚀有着较高的影响，如果天然气管道中不存水或水量非常小，腐蚀速率应比较低。

4）根据工艺流程，设计加药方案，监测分析腐蚀情况贺缓蚀效果，可防止改善CO2长期腐蚀，使管道内腐蚀控制得到有效控制。