本發(fā)明屬于油田化學技術領域，涉及一種環(huán)空保護液及其制備方法。
背景技術：
大港儲氣庫群作為國內首個儲氣庫群已經(jīng)建成十年有余，為京津地區(qū)天然氣的保障發(fā)揮了重要作用，注采管柱腐蝕問題是注采井實際運行中的一個重大隱患。注采管柱下入生產(chǎn)套管內、封隔器坐封后，油套環(huán)空內應加注保護介質，用以保護環(huán)空內套管、油管、井下工具等，以有利于延長注采井壽命，同時能平衡封隔器上下壓力，以利于封隔器穩(wěn)定工作。通過對腐蝕油管孔洞取樣做XRD檢驗，可知油管內壁及腐蝕孔洞的外表面均存在大量的FeCO3，在腐蝕孔洞的外表面有少量FeS存在，說明該孔洞的產(chǎn)生是CO2和H2S腐蝕所致。雖然天然氣中CO2和H2S含量并不算高，但環(huán)空是個密閉空間，持續(xù)泄露進入的CO2和H2S會積累，從而將保護液的pH由堿性變?yōu)樗嵝?，加快腐蝕速率甚至發(fā)生腐蝕穿孔現(xiàn)象。而穿孔會造成更多的氣體進入環(huán)空，相關損失也更加嚴重。
根據(jù)對儲氣庫注采井腐蝕環(huán)境的分析，為了更好的適應CO2和H2S等酸性氣體存在下的腐蝕環(huán)境，需研制可以有效緩沖酸性氣體溶解產(chǎn)生的氫離子、保持環(huán)空保護液pH值穩(wěn)定，使其具有自動修復自身性能，保證其長期有效服役，兼具緩釋、殺菌、除氧、阻垢等性能的自修復環(huán)空保護液。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)空保護液，該環(huán)空保護液能夠適用于儲氣庫注采井用，具備自修復性能以及優(yōu)良的緩釋、殺菌、除氧、阻垢等性能；穩(wěn)定易貯存；
本發(fā)明的目的還在于提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其制備工藝簡單，成本低廉。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案得以實現(xiàn)：
本發(fā)明提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，該環(huán)空保護液的原料包括：
上述環(huán)空保護液中，優(yōu)選地，所述鹵化物可以包括氯化鈉和/或氯化鉀。
上述環(huán)空保護液中，優(yōu)選地，所述有機酸鹽可以是堿金屬有機酸鹽，優(yōu)選地，所述有機酸鹽可以包括甲酸鈉和/或甲酸鉀。
上述環(huán)空保護液中，咪唑啉類緩蝕劑可以是咪唑啉衍生物，優(yōu)選地，所述咪唑啉類緩蝕劑可以包括咪唑啉磷酸酯和/或咪唑啉硫代磷酸酯。
上述環(huán)空保護液中，優(yōu)選地，所述肟類除氧劑可以包括二甲基酮肟(DMKO)和/或乙醛肟。
上述環(huán)空保護液中，優(yōu)選地，所述兩性離子殺菌劑可以包括十六烷基二甲基(2-亞硫酸)乙基銨、N-辛基-二氨乙基甘氨酸、N,N-二辛基-二氨乙基甘氨酸、N-辛基-二氨乙基甘氨酸鹽酸鹽和N,N-二辛基-二氨乙基甘氨酸鹽酸鹽等中的一種或多種的組合。
上述環(huán)空保護液中，優(yōu)選地，所述聚合物阻垢劑可以包括聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)和/或聚天冬氨酸(PASP)。
本發(fā)明還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，將水和兩性離子殺菌劑加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A；
步驟二，向混合液A中加入聚合物阻垢劑和肟類除氧劑，攪拌均勻得到混合液B；
步驟三，向混合液B中加入咪唑啉類緩蝕劑、鹵化物和有機酸鹽，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
上述制備環(huán)空保護液的方法中，經(jīng)過復配得到的環(huán)空保護液無分層、沉淀，在高溫120℃下放置120h后依然澄清，證明其高溫穩(wěn)定性強，各種功能添加劑之間配伍性良好。
上述環(huán)空保護液中，鹵化物和有機酸鹽作為本發(fā)明環(huán)空保護液原料組分中的基液(密度調節(jié)劑)，一方面可以利用鹵化物價格低等特點降低成本，另一方面可以利用有機酸鹽緩沖酸性氣體的功能，保持環(huán)空保護液pH值穩(wěn)定，實現(xiàn)環(huán)空保護液的自修復功能。通過調整鹵化物和有機酸鹽的比例，保持環(huán)空保護液密度的可調范圍為1.05-1.80g/cm3。
上述環(huán)空保護液中，選用咪唑啉類緩蝕劑，其緩蝕作用主要是基于化學吸附和物理吸附。其中，化學吸附體現(xiàn)在：咪唑啉環(huán)上含有孤對電子的氮原子與管材的金屬原子形成的金屬原子-氮原子配位鍵；物理吸附體現(xiàn)在：長鏈烷基會形成一個疏水保護膜。通過化學吸附和物理吸附共同作用，緩蝕劑在鋼鐵表面形成一層連續(xù)或不連續(xù)的吸附膜，利用緩蝕劑分子形成的空間位阻，阻止酸性介質中的H+接近金屬表面并減少電極反應活性點，改變雙電層結構而影響電化學反應的動力學，從而達到修復環(huán)空保護液自身性能以及緩蝕的目的。
上述環(huán)空保護液中，選用肟類除氧劑，其具有易溶于水、毒性低、較強還原性且高溫時分解的產(chǎn)物對水汽系統(tǒng)無不良影響等特點，因此容易和水中的溶解氧反應，而且反應速度快，除氧較完全。
上述環(huán)空保護液中，選用兩性離子殺菌劑，其具有pH適用范圍寬、殺菌范圍廣、殺菌能力強、生物降解性良好、不污染環(huán)境、藥效持久等優(yōu)點。
上述環(huán)空保護液中，選用綠色聚合物阻垢劑，其具有優(yōu)良的生物降解性能和較高的阻垢活性；而且其不含有P、N等引起磷水源富營養(yǎng)化導致赤潮發(fā)生的元素。對Ca2+、Mg2+、Fe2+等均具有較強的螯合能力，同時還能和已形成CaCO3小晶體中的Ca2+發(fā)生物理吸附和化學吸附，使微晶體表面形成雙電層，雙電層間的靜電斥力會阻礙了微晶體之間的碰撞和大晶體的形成，也阻礙了它們和金屬傳熱面之間的碰撞和垢層的形成。
本發(fā)明提供的環(huán)空保護液具備密度調節(jié)范圍寬、穩(wěn)定性強、緩蝕效果優(yōu)異、阻垢能力佳，殺菌效果好，能夠有效緩沖CO2和H2S等酸性氣體溶解產(chǎn)生的氫離子并能夠自身修復等相關性能；制備成本低廉，綠色無污染，能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的防腐能力，并且大幅提高油套管的使用壽命，適宜在含酸性氣體氣藏推廣應用。
具體實施方式
為了對本發(fā)明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。
實施例1
本實施例提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，制備該環(huán)空保護液的原料包括：
本實施例還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述比例，將蒸餾水和十六烷基二甲基(2-亞硫酸)乙基銨加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A1；
步驟二，向混合液A1中加入聚環(huán)氧琥珀酸和二甲基酮肟，攪拌均勻得到混合液B1；
步驟三，向混合液B1中加入咪唑啉磷酸酯、氯化鈉和甲酸鈉，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
實施例2
本實施例提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，制備該環(huán)空保護液的原料包括：
本實施例還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述比例，將蒸餾水和十六烷基二甲基(2-亞硫酸)乙基銨加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A2；
步驟二，向混合液A2中加入聚環(huán)氧琥珀酸和二甲基酮肟，攪拌均勻得到混合液B2；
步驟三，向混合液B2中加入咪唑啉磷酸酯、氯化鈉和甲酸鈉，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
實施例3
本實施例提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，制備該環(huán)空保護液的原料包括：
本實施例還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述比例，將蒸餾水和N-辛基-二氨乙基甘氨酸和N,N-二辛基-二氨乙基甘氨酸(二者前后質量比為1:3)的混合液加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A3；
步驟二，向混合液A3中加入聚天冬氨酸和乙醛肟，攪拌均勻得到混合液B3；
步驟三，向混合液B3中加入咪唑啉硫代磷酸酯、氯化鉀和甲酸鉀，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
實施例4
本實施例提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，制備該環(huán)空保護液的原料包括：
本實施例還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述比例，將蒸餾水和N-辛基-二氨乙基甘氨酸和N,N-二辛基-二氨乙基甘氨酸(二者前后質量比為1:3)加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A4；
步驟二，向混合液A4中加入聚天冬氨酸和乙醛肟，攪拌均勻得到混合液B4；
步驟三，向混合液B4中加入咪唑啉硫代磷酸酯、氯化鉀和甲酸鉀，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
實施例5
本實施例提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，制備該環(huán)空保護液的原料包括：
本實施例還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述比例，將蒸餾水和N-辛基-二氨乙基甘氨酸鹽酸鹽和N,N-二辛基-二氨乙基甘氨酸鹽酸鹽(二者前后質量比為1:2)的混合液加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A5；
步驟二，向混合液A5中加入聚環(huán)氧琥珀酸和二甲基酮肟，攪拌均勻得到混合液B5；
步驟三，向混合液B5中加入咪唑啉磷酸酯、氯化鈉和甲酸鈉，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
實施例6
本實施例提供一種環(huán)空保護液，以重量百分比計，制備該環(huán)空保護液的原料包括：
本實施例還提供上述環(huán)空保護液的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一，按照上述比例，將蒸餾水和N-辛基-二氨乙基甘氨酸和N,N-二辛基-二氨乙基甘氨酸鹽酸鹽(二者前后質量比為1:4)的混合液加入到反應釜中，攪拌均勻得到混合液A6；
步驟二，向混合液A6中加入聚環(huán)氧琥珀酸和二甲基酮肟，攪拌均勻得到混合液B6；
步驟三，向混合液B6中加入咪唑啉磷酸酯、氯化鈉和甲酸鈉，攪拌均勻得到環(huán)空保護液。
實施例7
本實施例將上述實施例1-6制備的環(huán)空保護液進行性能測試。模擬井筒酸性氣體條件，在CO2濃度為3000mg/L和H2S濃度為2500mg/L的條件下進行測試，結果如表1所示，表1中數(shù)據(jù)均在100℃條件下測得，腐蝕掛片材質為P110，殺菌率指對硫酸鹽還原菌(SRB)的殺菌率，阻垢率指對碳酸鈣的阻垢率。
表1
由表1測試結果可知，本發(fā)明提供的環(huán)空保護液密度可調范圍為1.05-1.8g/cm3，腐蝕速率≤0.030mm/a，殺菌率≥98％，阻垢率≥78％，能夠抵抗高濃度的酸性腐蝕氣體的侵蝕，對封隔器膠筒老化前后的質量、硬度、拉伸強度變化率影響分別≤0.14％、≤1.4％、≤0.55％。
綜上所述，本發(fā)明提供的環(huán)空保護液具備密度調節(jié)范圍寬、穩(wěn)定性強、緩蝕效果優(yōu)異、阻垢能力佳，殺菌效果好，能夠有效緩沖CO2和H2S等酸性氣體溶解產(chǎn)生的氫離子并能夠自身修復等相關性能；制備成本低廉，綠色無污染，能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的防腐能力，并且大幅提高油套管的使用壽命，適宜在含酸性氣體氣藏推廣應用。