CO2驱井筒腐蚀与防护技术

本书主要介绍CO2驱稠油和稀油油藏注入井、采出井管柱腐蚀规律与防护措施研究，阐明CO2驱注采井井筒管柱腐蚀风险和腐蚀主控因素，揭示温度、氯离子、CO2分压、流速对油套管的腐蚀影响规律和机制。通过单剂筛选和多药剂协同测试方法，研制适用于CO2驱注入井的油基环空保护液和水基环空保护液。采用量子化学计算和分子动力学模拟方法，研制适用于CO2驱采出井的复合缓蚀阻垢配方，从注入井、采出井和现场腐蚀监测几个方面介绍CO2驱井筒防腐工艺及监测方案。本书可为评估CO2驱注采井生产过程中面临的腐蚀风险提供参考，为CO2驱井筒腐蚀与防护提供多种防护措施和防护方案，为同类工况油气田的安全生产运行提供参考和理论指导。
本书可供石油与天然气工程领域相关技术人员阅读、参考，也可作为高等院校油气田腐蚀防护及CCUS井筒工程相关课程的参考教材。

第1章绪论1
1.1CO2驱腐蚀与防护研究1
1.1.1稀油油藏注入井管柱腐蚀研究1
1.1.2稠油油藏CO2辅助蒸汽驱注气井腐蚀行为研究1
1.1.3CO2驱采出井管杆腐蚀研究2
1.1.4CO2腐蚀机理3
1.1.5CO2腐蚀防护措施研究5
1.2CO2驱井筒环空保护液技术研究6
1.3CO2采出井防腐防垢技术研究11
1.3.1缓蚀剂研究进展13
1.3.2阻垢剂研究进展14
参考文献15
第2章稀油油藏注入井管柱腐蚀行为研究和防腐措施16
2.1CO2驱注入井套管腐蚀环境分析16
2.2注入井腐蚀实验方法17
2.2.1失重腐蚀实验17
2.2.2套管使用寿命计算18
2.2.3表面观察与成分分析18
2.3套管腐蚀风险分析18
2.3.1失重腐蚀速率18
2.3.2套管安全使用寿命预测19
2.3.3套管腐蚀产物膜的特性20
2.4温度和CO2分压加速点蚀机理24
2.4.1温度促进水膜沉积的机理24
2.4.2CO2分压促进水膜沉积的机理24
2.5油基环空保护液的研制25
2.5.1研制思路25
2.5.2单剂的筛选25
2.5.3理化性能实验30
2.5.4油基环空保护液的耐蚀性实验30
2.6水基环空保护液的研制32
2.6.1水基环空保护液适用环境分析32
2.6.2实验方法32
2.6.3水基环空保护液添加剂的筛选34
2.6.4添加剂的协同性实验39
2.6.5环空保护液的成分含量设计42
2.6.6水基环空保护液的理化性能实验45
2.7小结47
参考文献48
第3章稠油油藏CO2辅助蒸汽驱注气井腐蚀行为和防腐措施50
3.1注气井腐蚀的实验方法50
3.2注气井油套管的腐蚀行为52
3.2.1温度对油套管腐蚀行为的影响52
3.2.2CO2分压对油套管腐蚀行为的影响61
3.2.3流速对油套管腐蚀行为的影响70
3.2.4氯离子浓度对油套管腐蚀行为的影响75
3.2.5油套管的腐蚀产物成分分析81
3.3注气井油套管钢的腐蚀机理85
3.3.1温度对腐蚀的影响分析87
3.3.2CO2分压对腐蚀的影响分析90
3.3.3流速对N80钢腐蚀的影响分析91
3.3.4氯离子浓度对13Cr钢腐蚀的影响分析91
3.4注气井主控腐蚀因素分析92
3.5注气井套管钢适用性评价95
3.6小结97
参考文献98
第4章CO2驱采出井管杆腐蚀规律研究及防护措施101
4.1CO2驱采出井管杆腐蚀规律研究101
4.1.1采出井腐蚀环境分析101
4.1.2实验过程102
4.1.3采出井油管腐蚀行为分析104
4.1.4采出井D级杆的腐蚀行为分析108
4.1.5D级杆有限寿命预测模型113
4.2CO2驱采出井管杆的防护措施优选115
4.2.1采出井油管的防护措施115
4.2.2采出井防腐方案的优化122
4.2.3采出井D级杆的防护措施124
4.3小结126
参考文献126
第5章CO2驱采出井缓蚀阻垢剂的复配及其性能研究129
5.1复合缓蚀阻垢剂单剂优选129
5.1.1缓蚀剂、阻垢剂选择129
5.1.2缓蚀阻垢剂评价方法130
5.1.3缓蚀阻垢剂量子化学计算131
5.2复合缓蚀阻垢剂配方研制132
5.2.1缓蚀剂、阻垢剂分子前线轨道及活性分析132
5.2.2缓蚀剂、阻垢剂分子动力学模拟136
5.2.3缓蚀剂电化学评价142
5.2.4阻垢剂与复合缓蚀阻垢剂配方研究146
5.2.5复合缓蚀阻垢剂作用机理分析148
5.2.6复合缓蚀阻垢剂性能测试148
5.2.7复合缓蚀阻垢剂的设计与评价方法150
5.3小结150
参考文献151
第6章CO2驱井筒防腐工艺应用154
6.1注入井防腐工艺154
6.1.1总体要求154
6.1.2井筒管柱结构155
6.1.3材质优选155
6.1.4缓蚀剂防腐157
6.1.5环空保护液防护157
6.2采出井防腐工艺158
6.2.1井筒管柱结构158
6.2.2材质优选159
6.2.3缓蚀剂防护159
6.3现场监测161
6.3.1井口环空带压管控161
6.3.2腐蚀监测161
6.4小结163
参考文献163