海上油田用高效咪唑啉緩蝕劑的合成及應用

黃 孟

（中海油能源發展股份有限公司工程技術深圳分公司，廣東深圳 518067）

海上油田受平臺空間狹小的限制以及所處海洋環境的特點，使得平臺管線和設備錯綜復雜，腐蝕問題更值得關注，其腐蝕因子主要是高礦化度采出水，CO2和H2S腐蝕性氣體，Cl-、高流速和高溫環境等。海上油田生產管和設備的腐蝕破壞不僅給油、氣田帶來了經濟損失，更重要的是如發生腐蝕泄漏，可能造成海洋環境的污染[1-3]。根據海上油田的腐蝕特點及因素，本文合成了一種適用于海上油田的水溶性硫脲基咪唑啉緩蝕劑。

1 緩蝕劑的合成

1.1 主要原料及儀器

原料：月桂酸，工業級；二乙烯三胺，99%；二甲苯，工業級；硫脲，工業級。

儀器：加熱套，四口燒瓶，帶堵頭的攪拌桿、攪拌器，分餾冷凝器，回收器。

1.2 合成方法

將月硅酸、二甲苯、二乙烯三胺按一定比例加入到四口燒杯中，并組裝好加熱、攪拌、冷凝、回收等裝置。由室溫升到140℃，穩定2 h，進行酰胺化反應。繼續升溫，控制以10℃/h的速度升溫至230℃，進行環化反應。在升溫過程中，反應脫出的水將由二甲苯攜出，餾出的二甲苯又回流至系統中，記錄攜出水量以判斷反應進程。將合成的咪唑啉中間體冷卻后，按一定比例加入硫脲，在120℃反應5 h。冷卻至常溫得到黏稠褐色產品，加入一定量的添加劑、溶劑及水，即得到海上油田用高效咪唑啉緩蝕劑試驗產品。

2 緩蝕劑性能評價

2.1 室內模擬效果評價

緩蝕劑腐蝕評選參考中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5273-2000《油田采出水緩蝕劑性能評價方法》，采用高溫高壓動態腐蝕評價釜進行腐蝕速率及緩蝕率的測定。

2.1.1 水質分析數據 對南海東部某海上油田海管工況進行調研并對水樣進行水質分析，具體（見表1、表2）。根據分析結果配制模擬水樣，備用。

2.1.2 評價過程 根據現場管線材質類型、溫度、液體流速、管線壓力、腐蝕性氣體含量確定試驗條件模擬油田現場工況，具體評價過程如下：

表1 水質分析表（mg/L）

表2 海管工況參數

表3 動態腐蝕評價結果

將配制備用的模擬水裝入高壓釜中，加入不同濃度的試驗評價用緩蝕劑，之后將已處理并稱重和測量過對應的材質的鋼試片固定在高壓釜掛片系統的聚四氟乙烯槽內，密閉高壓釜，依次通氮氣、抽真空除去釜中的氧氣，向釜內注入現場條件下的H2S及CO2氣體，最后用氮氣將總壓補充現場管線壓力，根據現場流速設定為掛片旋轉速度并加熱至現場溫度。試驗結束后，參照標準進行掛片處理，并計算腐蝕速率。室內動態腐蝕試驗測試結果（見表3）。

2.2 現場試驗效果評價

選擇南海東部某海上油田進行合成緩蝕劑現場效果測試，加注濃度20 mg/L，分別采用線性極化法（LPR）、電感探針法（MICROCOR）以及腐蝕掛片法對緩蝕劑效果進行評價。

2.2.1 LPR法腐蝕速率測定[4]該檢測法可直接測量腐蝕速率，適用范圍含油量必須低于100 mg/L。此次選擇外排水口進行測試點，通過不平衡系數測量來評估點蝕的趨勢，腐蝕速率由電極兩端測得的微弱電流來確定。腐蝕速率最終穩定在0.068 5 mm/a，具體檢測數據（見圖1）。

2.2.2 MICROCOR法腐蝕速率測定[5]電感探針技術是通過測量金屬試樣腐蝕減薄所引起的磁通量的變化來直接測得金屬試樣的腐蝕深度，從而計算其腐蝕速率，可適用任何介質。此次選擇外輸海管入口點進行測試，平均腐蝕速率為0.031 1 mm/a，具體檢測數據（見圖 2）。

2.2.3 腐蝕掛片法腐蝕速率測定 掛片法是使用最廣泛，也是最直接、有效的方法[4]。從失重可以計算出其放置期內的平均腐蝕速率，可以適用任何介質。此處選擇了外輸海管入口點進行測試。腐蝕掛片測試的均勻平均腐蝕速率為0.034 3 mm/a，具體檢測數據（見表4）。

2.3 分析與討論

圖1 腐蝕速率的測定（LPR）

圖2 腐蝕速率的測定（MICROCOR）

表4 腐蝕掛片腐蝕數據

（1）結合現場工況及水質分析數據，采用高壓動態釜進行模擬評價，結果表明：緩蝕劑加注量在0 mg/L～20 mg/L，隨濃度的提高緩蝕效果增強，在20 mg/L時，緩蝕率達到93.79%；

（2）在油田現場實際測試中，緩蝕劑加注20 mg/L時，采用LPR法測試外排水口腐蝕速率為0.068 5 mm/a，采用MICROCOR和腐蝕掛片法分別對海管入口進行測試，腐蝕速率為0.031 1 mm/a和0.034 3 mm/a。

3 結論

（1）水溶性硫脲基咪唑啉緩蝕劑合成工藝簡單，在金屬表面能形成致密的保護膜，抑制腐蝕的發生，適用于南海東部海上油田高礦化度，CO2和H2S腐蝕性氣體共存，高流速及高溫環境條件。

（2）所合成的緩蝕劑在20 mg/L加注量時，緩蝕劑效率能達到93.79%，現場腐蝕速率控制在0.076 mm/a以下。

（3）南海東部油田含水率普遍較高，采出液高達95%以上，所合成緩蝕劑加注濃度低，有利于油田整體經濟效益的提高。

層序地層學研究加速油氣勘探大發現

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（摘自中國石油報第7202期）