钻井液与完井液

作者：崔波,陈军,艾俊哲,冯浦涌,荣新明,王顺

单位：1.中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津 300459；2.长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州 434023；

关键词：转向酸, 缓蚀剂, 吡啶季铵盐, 分子动力学模拟, 缓蚀机理

基金：中海油科研项目“伊拉克米桑油田酸化酸压关键技术研究及应用”（YSB21YF002）。

转向酸广泛应用于碳酸盐岩储层酸化酸压，由于黏弹性表面活性剂分子结构特殊，常规缓蚀剂配伍性较差，且缓蚀效率大幅降低。采用1-氯甲基萘、4-乙基吡啶、氯化苄和2,3-环戊烯并吡啶合成了2种吡啶季铵盐缓蚀剂SI-1和SI-2。采用腐蚀仪、流变仪考察了SI-1和SI-2在转向酸中的缓蚀性能及其对转向酸黏度的影响；通过扫描电子显微镜、能谱仪、原子力显微镜和X射线光电子能谱等实验手段，从微观角度分析钢片腐蚀前后表面形貌和化学成分；采用分子动力学模拟方法对缓蚀剂SI-1和SI-2的缓蚀机理进行了探讨。结果表明：合成的2种吡啶季铵盐缓蚀剂在转向酸中的缓蚀性能良好，对转向酸黏度影响小，适用性强，成本低。其中缓蚀剂SI-2性能更优，1%加量下，90 ℃腐蚀速率为1.04 g/(m2·h)，120 ℃腐蚀速率为7.43 g/(m2·h)，VES残酸最终黏度可稳定在190 mPa·s以上，成本可降低20%。加入1%缓蚀剂后钢片表面均未出现明显腐蚀，Fe含量大幅上升，表面粗糙度大幅降低，其中添加缓蚀剂SI-2后，Fe含量从86%上升至94%，Ra从137 nm下降至84 nm。钢片表面均检测到C—N与Organic C=O（羰基），表明存在缓蚀剂吸附膜。分子动力学模拟显示缓蚀机理为：SI-2能隙小，吸附能大，缓蚀剂吸附到钢片表面后可形成致密吸附膜，隔绝腐蚀介质与钢片表面的接触，极大地抑制钢片腐蚀。SI-2在渤海油田和伊拉克米桑油田进行了现场应用，施工效果良好。

来源：2024年第5期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

查看钻井液与完井液杂志2024年第5期