新型钻井液用除硫剂对钻具的腐蚀实验评价.pdf

第 2 7卷 第 3期 2 0 1 0年 5月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D CoM PLETI oN FLUI D V_o 1 ． 27 No． 3 M a y 2 01 0 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 0 0 3 0 0 8 7 0 2 新型钻井液用除硫剂对钻具的腐蚀实验评价 王均 ， 蒲晓林 ， 龙芝辉 ， 王刚 1 ． 重庆科技学院石油与天然气工程学院钻井教研室，重庆 ； 2 ． 西南石油大学石油工程学院，成都 ； 3 ． 西南油气田公司川东北气矿达州采输气作业区，四川达州 摘要在开采高含硫 化氢地层 过程 中，为 了保 证钻井 工程的正常进行 、防止钻具腐蚀 以及现场 工作 人员 的生 命安全，必然要向钻井液 中添加除硫效率高、溶解度大的除硫剂来清除侵入井下的硫化氢气体。但是在钻井过程 中常常忽略了除硫剂本身对钻井工具的腐蚀 问题。因此，采用模拟井下高温动态的方法，将 2种新型除硫剂对钻 具钢 N8 0 、G1 0 5和 1 3 5的腐蚀情况进行了实验研究，检验其腐蚀程度。有机除硫剂对钻具产生严重腐蚀 ， 无机除 硫剂能置换出钻具中的铁成分，引起钻具的腐蚀。需向钻井液中添加适 当的缓蚀剂来减缓钻具的受腐蚀程度。 关键 词 除硫剂 ； 腐蚀 ； 钻井液 ； 高温 中图分类号 T E 2 5 4 ．4 文献标 识码 A 研究了一种国外新型有机除硫剂和一种 中国 自 行设计生产的无机除硫剂对钻具的腐蚀情况 。有机 除硫剂分子式为 C ， H 2 F e O， 2 H O，经干燥后呈灰 色或浅黄绿色的细粉或颗粒 ，略带焦糖气味 ，溶解 度大 ，1 g样 品在稍微加热 的条件下可溶于大约 1 0 mL水 中， 几乎不溶于酒精 ， 其溶解后形成酸性物质 ， 会严重 降低钻井液的 p H值 。无机除硫剂是一种锌 类复合物 ，含有多种能与硫离子反应生成沉淀的物 质 ， 它是一种粉末状物质 ， 溶解度大 ； 主要含方解石、 高岭石 、菱锌矿 ，还有部分石英 、伊利石。在现场 清除井下硫化氢的过程 中， 除硫剂加量一般都较大 ， 因此研究除硫剂本身对钻井工具 的腐蚀非常必要 。 1 实验 部分 1 ． 1 实验仪 器与材料 实验仪器为高温高压反应釜。实验材料为有机 除硫 剂 ，无 机 除 硫 剂 ，N8 0 、G1 0 5和 S 1 3 5钢 片 ， 无水 乙醇 ，六次 甲基 四胺 AR ，盐 酸 A R ，脱 脂 棉 。实验试 片采用 L X bh为 5 01 03 mm 、挂 孔 西3的单孔条形试 片 山东信 阳县轻工产 品实验 厂生产 。试片成分见表 1 。 表 1 3种试片的成分含量 ％ 1 ． 2实验方 法 对 2种除硫剂进行钻具钢片的腐蚀失重程度实 验 。按 s Y／ T 5 3 0 9 9 1 标准 [ 1 ] 评价分级 ，试液体积 与试片表面积之 比 v ／ s 参照 GB 1 0 l 2 4 8 8中规定 的 2 0V ／ S4 0 ，实 际操作根据容 器的容积选 择 ， 实验时间选择 4 8 h为一周期 。 ①将试片经过冲洗 、脱脂 、干燥 、称重后 ，在 1 ％ 的除硫剂溶液 中进行 2 4 h动态实验。实验完毕 ， 试 片依次经过水洗 、乙醇脱脂 、酸洗 0 ． 5％六 甲 基 四胺 、水洗 、乙醇脱 脂处理后烘 干，在干燥器 中静置 2 4 h后在分析天平上进行称量。②将除硫剂 第一作者简介 王均， 硕士， 1 9 8 0年出生， 毕业于西南石油大学， 现在从事油气井工艺、 油井工作液技术及防腐蚀研究工作。 地址 重庆科技 学院石油与天 然气工程学院钻井教研室 ；邮政编码 4 0 1 3 3 1；电话 1 3 5 9 4 0 2 4 0 1 8； E ma i l w j 3 1 1 0 1 6 3 ． t o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 5月 与纯水按 1 ％的比例配制成溶液，置于高温高压反 应釜中，然后将各种挂片置于反应釜 中，先用氮气 排除反应釜中的氧气，排氧时间持续 3 0 m in； 腐蚀 反应过程中以2 0 0 r ／ mi n的转速搅动体系， 反应 2 4 h ， 检验除硫剂对钻具钢的腐蚀情况。 计算公式口 如下 8 7 ． 6 0 m- m1 ／ s t 式中 尺为金属的腐蚀速率，k m 2 a ； m为试件 腐蚀前的质量 ，mg； 为去除腐蚀产物后试件 的 质量 ， mg ； S为试件的表面积 ， c m ； t 为腐蚀时间， h 。 2 实验 结果 2 ． 1 有机除硫剂对钻具钢片S 1 3 5 和G1 0 5 的腐蚀 在浓度为 1 ％ 的有机除硫剂酸性溶液 p H 5 中，将 S 1 3 5 、G1 0 5钢片分别在 6 0 0 C、8 O。 C 和 1 0 0 。 C 下做 2 4h动态实验 ，结果如图 1 所示。由图 1 可 知，随着温度 的升 高，G1 0 5钢片受有机 除硫剂 的 腐蚀影响不很严重 ，腐蚀 曲线斜率增幅不大 ； S 1 3 5 钢片受腐蚀程度明显，且在 1 0 0。 C 时，腐蚀速率达 4 ． 8 5 7 7 k g ／ m a ，腐蚀结果较严重。 ； 旃 翼 惶 图 I 有机除硫剂在不同温度下对挂片的腐蚀 2 ． 2 无机除 硫剂对钻杆钢片S 1 3 5 和G1 0 5 的腐蚀 在浓度为 1 ％的无机除硫剂溶液 p H 7 中，将 S 1 3 5 、G1 0 5钢片分别 于 5 0 0 C、7 0。 C 、9 0。 C 下做 2 4 h动态实验 ，结果如图 2所示。 图 2 无机 除硫剂在不同温度下对挂片 的腐蚀 由图 2可知 ，随着 温度 的升高 ，G1 0 5 钢 片受 腐蚀影响不很严重 ， 腐蚀 曲线斜率增幅略微有增长 ； S 1 3 5 钢片受腐蚀程度明显，且在 9 0。 C 时，腐蚀速 率达到 1 ． 8 2 5 k g ／ m a ，腐蚀程度较严重。 2 ． 3 2 种除硫剂对钻杆钢片N 8 0 的腐蚀 在 5 0 0 C、7 0。 C、9 0 D C 下 ，将 N8 0钢片分别置 于浓度为 1 ％的 2 种除硫剂溶液 中做 2 4h动态实验， 结果如图 3 所示。由图3 可知，无机复合除硫剂对 挂片的腐蚀程度较有机除硫剂小，但是在 9 0 o C 时 腐蚀速率也接近 5 k g ／ m 2 a 。有机除硫剂对挂片 的腐蚀程度 比无机物质大得多 ，在 5 0 o C 时腐蚀速 率为 4 ． 9 7 8 5 k g ／ m2 a ，9 0。 C 时腐蚀速率达到 8 ． 1 4 5 4 k g ／ m2 ． a ，在深井及超深井 中，井温超过 1 0 0 o C， 腐蚀情况非常严重。 ，． 、 蛊 、- 一 蟊 矮 图 3 有机和无机除硫剂对 N8 0钢的腐蚀对比 因此 ，在开采高含硫地层时，地层中的 H 2 S和 C O 等对钻具要产生腐蚀的同时 ，除硫剂也要对钻 具产生腐蚀，因此需向钻井液中添加适当的缓蚀剂 来减缓钻具的受腐蚀程度。 3 结论 1 ． 有机除硫剂溶解以后形成弱酸 ，降低钻井液 的 p H值 ，易对钻具产生严重腐蚀 ，因此必须重视 其 自身的腐蚀性。 2 ． 无机除硫剂溶解在钻井液中，虽不至于严重 降低体系的p H值，但是其含有多种金属离子，能 置换出钻具中的铁成分 ，从而引起钻具的腐蚀。 3 ． 开采高含硫地层时 ，地层中的 H 2 S和 C O 等 对钻具要产生腐蚀 ，除硫剂也要对钻具产生腐蚀 ， 因此必须 向钻井液中添加适 当的缓蚀剂来减缓钻具 的受腐蚀程度。 参 考 文 献 [ 1 ] s Y ／ T 5 3 9 0 9 1 中华人民共和国石油天然气行业标准 [ 2 ]2 s Y／ T 5 3 9 0 - 1 9 9 1 钻井液腐蚀性能检测方法钻杆腐蚀环 法 ． 石油工业出版社，1 9 9 1 ． 收稿 日期2 0 0 9 1 2 ． 2 2 ；1 N DF 1 0 0 3 M4 ；编辑马倩芸 一 Ⅱ b D 硝墨I I 『 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m