[发明专利]一种解决油井井下腐蚀可控释放固体缓蚀剂及其制备方法

说明书

 

技术领域：

本发明属于金属腐蚀与防护领域，涉及一种油井防腐用缓蚀剂，特别是油管与套管高温防腐用的高温固体缓蚀剂；另外本发明还涉及缓蚀剂的制备方法。

背景技术：

温室气体CO₂使全球气候变暖，对人类的生存和社会经济的发展构成了严重威胁。CO₂的地质处置最有效的方式就是注入油气田，不仅封存CO₂，还可提高油气田的采收率。然而随着CO₂驱采油的进行，CO₂腐蚀成为棘手问题。溶解在助采溶液中的CO₂易形成碳酸，并电离出氢离子，从而引发CO₂的“酸腐蚀”。解决该腐蚀问题主要有三种途径：1.采用牺牲阳极方法保护，将深井阳极接在油井的碳钢管上，该方法可以对150 m深以上油套管起到很好的保护作用。由于油井深度有两三千米，在深井处安装阳极将影响采油，因此牺牲阳极保护方法无法适用于深井。2.在井下设备发生腐蚀无法使用时，通常采用更换材质的方法，这不但耗费财力，而且影响生产。3.向油井中注入缓蚀剂来解决CO₂腐蚀是一种简单、方便、投资少、见效快的方法。有机含氮化合物，如咪唑啉类、有机胺类、酰胺类以及它们所形成的盐作为缓蚀剂已在油田防腐领域中被广泛应用。

通常油田缓蚀剂通过滴加方式投加到油井中油管和套管之间，加入的缓蚀剂依靠重力和扩散作用，进入到助采溶液中。但投加液体缓蚀剂存在一定的不足：1）由于油井深度较大，而缓蚀剂扩散到抽液口处容易被吸入油管内返回地面，无法到达井底，从而无法对碳钢管壁进行有效防护；2）缓蚀剂的缓蚀作用时效短；3）液体缓蚀剂消耗量大，造成经济损失。针对上述不足，研究开发固体缓蚀剂很有必要。

海藻酸钠(Sodium Alginate)是存在于褐藻类中的天然多糖,是β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古罗糖醛酸(G)通过糖昔键连接形成的一类线性链状阴离子聚合物。在其链节中既存在着各成分的均相聚合片段(如MM、GG),也存在着非均相聚合片段(如MG)。当海藻酸钠遇见二价阳离子,如Ca²⁺、Co²⁺、Ba²⁺和Cu²⁺等,它会发生离子移变,转变为既具有强度性能又具有弹性的凝胶(一种介于固态和液态之间的状态)。研究表明:古罗糖醛酸(G)含量高的海藻酸钠最适合形成凝胶。当海藻酸钠链节中M与G的比率减小时,交联形成凝胶所需的Ca²⁺量会相应增大。正是基于海藻酸钠无毒性和能够生成凝胶的特性,目前它被广泛地用作生物活性物质(如细胞和酶)的固定化材料和药物载体，并具有巨大的实际应用价值。然而，未见选用海藻酸钙作为封装固化液态缓蚀剂材料的报道。基于以上事实，发展新的缓蚀剂封装技术，用于解决油井中出现的缓蚀剂无法沉降对底部设施起到有效保护作用的问题，很有必要。

现有固体缓蚀剂，中国专利公开第CN1594659A号原料主要以高碳烷基胺表面活性剂、三乙烯四胺、三乙醇胺、六偏磷酸钠、聚乙烯合成中间体注塑成型而成；中国专利第CN1912188A号主要以原料某二元酸、二乙烯三铵、氯乙酸、以及十二烷基苯磺酸钠、六次甲基四胺等为原料加热搅拌混合均匀后冷却倒入模具成型；中国专利公开第CN101608313A号主要原料为天津诺丁、乌洛托品、硫脲、苯并三氮唑以及表面活性剂粉碎搅拌而成；中国专利公开第CN102337112A号原料为硬脂酸、硬脂酸钙、缓蚀剂、表面活性剂和微生物混合均匀加热到115℃变为液态然后注入模具冷却成型；第CN103014718A中使用油酸、四乙烯五胺、大蒜精油、阿拉伯胶高温合成主剂与醋酸钠或四丁基溴化铵的有机盐混匀注入模具挤压成型。以上合成固体缓蚀剂方法所采用的有机原料多，对环境有一定污染，制备工艺需要高温等条件，不够经济。

 

发明内容：

本发明旨在提供一种解决油井井下腐蚀可控释放固体缓蚀剂的制备方法，克服上述所述现有固体缓蚀剂的不足。进而增强了缓蚀剂对油井井下部设施的防护作用。本发明固体缓蚀剂的所需原料少，对环境友好，制备方法简单，工艺新颖，经济实用，制备的含有加重剂和缓蚀剂的海藻酸钙固体缓蚀剂机械性能好，沉降和释放性能好，可以适应油井助采水高温、高压、高盐度的环境。