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饱和盐水钻井液缓蚀剂研究

侯彬

  在钻井工程中,钻具腐蚀是普遍存在的问题,并随着钻井向高速、深井方向发展而日趋严重,又由于钻具的不断提价而变得尤为突出。近年来,江苏油田承钻了位于洪泽、淮阴一带的盐井,使用饱和盐水钻井液。该钻井液中Cl~-含量高,同时富含K~+、Ca~(2+)、SO_4~(2-)等离子,电导率大;另外其中还含有多种成分复杂的添加剂,又因井内温度较高(80℃~90℃),钻井液内含溶解氧,因此对钻具的腐蚀更是尤为严重。本文首先通过对钻杆腐蚀产物进行EDS分析从而推断腐蚀机理,结果表明:腐蚀产物主要成分是Fe_2O_3,饱和盐水钻井液对钻杆的腐蚀主要是氧的去极化作用所致,其电化学反应为:阳极过程:Fe-2e→Fe~(2+),阴极过程:O_2+2H_2O+4e→4OH~-,即:2Fe+3/2O_2+H_2O→2FeOOH→Fe_2O_3+H_2O。动电位扫描极化曲线法进行缓蚀剂的室内筛选实验结果表明:氧化型缓蚀剂中含氮化合物A提高G105钢在饱和盐水中的孔蚀电位作用较明显;沉淀型缓蚀剂中含硅化合物B作用也较明显;吸附型缓蚀剂中只有有机胺C的作用较明显。然后,将含氮化合物A、含硅化合物B和有机胺C进行正交复配,筛选出效果较好的复合缓蚀剂(1%A+0.5%B+0.5%C)。室内动态模拟实验结果表明:在温度为80℃、连续通氧(2L/h)、转速为2000r/min条件下,该复合缓蚀剂的室内缓蚀率达到95%以上,明显高于单组分缓蚀剂;运用腐蚀试验环法进行现场评价试验,结果表明:该复合缓蚀剂和饱和盐水钻井液配伍性良好,现场缓蚀率达到90%左右,效果明显。最后,本文运用X-射线光电子能谱(XPS)对G105钢在饱和盐水中的钝化膜进行了初步研究,结果表明:G105钢在空白饱和盐水中形成的钝化膜的主要组成元素为Fe、C和O,而且钝化膜为两种铁的氧化物γ-FeOOH、FeO结构;G105钢在含有复合缓蚀剂的饱和盐水中的钝化膜除了含有Fe、C和O三种元素,还有N和Si,这说明复合缓蚀剂参与了钝化膜的形成,复合缓蚀剂的加入使钝化膜中γ-FeOOH的含量增高,从而提高了钝化膜的抗点蚀能力。……   
[关键词]:G105钻杆;饱和盐水钻井液;动电位扫描;室内动态模拟;腐蚀试验环;复合缓蚀剂;钝化膜;X-射线光电子能谱
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京工业大学2003年