油井的腐蚀及防护技术

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  [摘要]:目前文南油田综合含水已高达80.3%,油井在严重腐蚀的环境条件下生产,井下工具、油管、抽油杆、套管等都存在不同程度的腐蚀,影响油田的正常生产。通加研究并推广应用固体防腐剂技术、阴极保护器与井口加药技术等多种防腐蚀技术,在一定程度上减轻了管、杆的腐蚀现象。从应用效果来看,油井加缓蚀剂技术是目前应用比较成熟的防腐蚀技术。
  [关键词]: 腐蚀 缓蚀剂
  中图分类号:O346.2+1 文献标识码:O 文章编号:1009-914X(2012)20- 0050 -01
  随着油田的不断开发和利用,综合含水率不断上升,目前文南油田综合含水已高达80.3%,产出液大多为游离水,且矿化度为6~16×104mg/l不等,油井在严重腐蚀的环境条件下生产,井下工具、油管、抽油杆、套管等都存在不同程度的腐蚀,有的腐蚀还相当严重,直接影响油田的正常生产。油井腐蚀已是制约油田生产开发的一个重要因素。因此,如何依靠新工艺新技术遏制腐蚀,最大限度的减少和避免因腐蚀造成的各项经济损失,是油田防腐蚀工作面临的重要课题。
  1.文南油田油井的腐蚀现状
  文南油田产出液呈弱酸性,PH值为6,成酸性腐蚀,2010年1月~2011年5月,文南油田抽油井开井435口,通过对躺井的腐蚀情况的调查统计,存在腐蚀现象的躺井多达96口,因腐蚀造成躺井25井次,腐蚀躺井共影响产量180余吨,管杆损坏更换费用90余万元,合计经济损失140余万元。因此,治理油井的腐蚀是文南油田迫切需要解决的问题。
  (1)抽油杆的腐蚀:
  由于介质的腐蚀性和冲刷作用,抽油杆及接箍出现不同程度的腐蚀现象。抽油杆接箍偏磨腐蚀严重,抽油杆腐蚀后呈現麻斑,严重的有深坑。抽油杆偏磨破坏其表面的保护层,而抽油杆表面腐蚀后材质变得疏松,又使得磨损更容易,腐蚀与偏磨相互促进,使得腐蚀加剧。在含水高且成酸性腐蚀的油井中,由于腐蚀疲劳、氢脆、应力腐蚀等原因,经常出现抽油杆断裂。
  (2)井下工具的腐蚀:
  油井井下工具是在油井出现游离水后腐蚀才严重的。由于活塞、阀等处于运动状态,因此损坏程度更大。抽油泵腐蚀主要发生在凡尔球和球座,占95%以上,其中又以固定凡尔球和球座最严重,被腐蚀的球座表面有麻点。这是因为球座始终处于受磨损状态,而凡尔球受流体的冲击,易形成涡流导致腐蚀。
  (3)油管的腐蚀:
  油管的腐蚀大致上可分为均匀腐蚀和局部腐蚀,其中影响最严重的是局部腐蚀造成的腐蚀穿孔。油管腐蚀大部分呈圆形或椭圆形,外小内大,呈八字形,油管的腐蚀是从管内开始的。一旦油管外壁发现腐蚀现象,那么对应内壁会有更大面积的腐蚀。油管内壁既有腐蚀又有结垢,甚至发生垢下腐蚀。
  2.防腐蚀技术
  文南油田自2005年以来,加大了油井腐蚀的治理力度,先后研究并推广应用了多种防腐蚀技术,如固体防腐剂技术、阴极保护器与井口加药技术等,在一定程度上减轻了管、杆的腐蚀现象。但随着油田综合含水的上升,油井的腐蚀仍在继续。从应用效果来看,油井加缓蚀剂技术是目前应用比较成熟的防腐蚀技术,它不但可以保护油管、套管及井下设备,而且可以起到保护集油管线和设备的作用,是一项成本低、容易实施、见效快的措施。
  (1)固体防腐剂技术
  将防腐药剂固化成一定形状,装在油管短节内,安装在筛管以下,通过药剂缓慢释放于井内流体中,延长药剂的作用有效期。当油井作业时,将防腐药剂放在泵下尾管或油层顶界以上,防腐效果更好。
  文南油田的腐蚀主要是高矿化度的弱酸性溶液的CO2引起的,选用能有效降低环境中CO2含量的咪唑啉类缓蚀剂作为固体缓蚀剂的主要成分。在油井生产过程中,固体活性物质从固体缓蚀剂中缓慢释放,随产出液通过油管不断上升,对接触井内流体的油管进行防护。
  特点:该项技术具有效果平稳、易控制,适用于油气比较高或产液量较大的油井。但是防腐药剂(主要针对高Clˉ腐蚀)耐温只有80℃,在泵挂较深的井上应用时,可溶性固体缓蚀剂在较短时间内就会溶解消耗完,不能在整个生产周期内起到有效的保护作用。
  (2)液体缓蚀剂的应用
  文南油田在用的普通缓蚀剂(ZSY92-1缓蚀剂)是以合成的炔氧甲基胺及其衍生物和醚类化合物复配而成,为水溶油分散吸附成膜型的缓蚀剂。该缓蚀剂主要适用于高Clˉ、高矿化度的腐蚀介质的油井。油井加缓蚀剂采用冲击式预膜处理周期性加药,用泵将缓蚀剂注入到油套管环形空间,靠缓蚀剂的自重降到井底,随产出液从油管内返出,在这一过程中,缓蚀剂大部分溶解于产出水中,少量分散在油中,随着上返,缓蚀剂在金属表面被吸附而形成保护膜,由此起到了防护作用。
  为遏制油井腐蚀的日益恶化,对文33块腐蚀严重的频繁检泵井进行了腐蚀机理研究,根据多种合成与复配的缓蚀剂的室内及现场试验,经过多轮次的试验筛选出适合的缓蚀剂类型。确定利用咪唑啉、酰胺基、有机阳离子、炔基进行改性,具有较高缓蚀率的缓蚀剂为适用于文33块的新型缓蚀剂。通过应用新型缓蚀剂,有效的提高了腐蚀严重油井的治理效果,腐蚀得到有效控制。
  3.结论与建议
  (1)固体防腐器在一定程度上减轻了油井的腐蚀,对于套压较高、卡封油井、低液面油井,不能采用(或应用效果差)井口加药装置投加缓蚀剂的油井,可考虑使用固体防腐器;可将现用的效果较好的液体缓蚀剂固化制成固体防腐剂,增强油井防腐蚀针对性,改善固体防腐器的应用效果。
  (2)缓蚀剂技术是油井防腐蚀的最有效的手段,它不但可以保护油管、套管及井下设备,而且可以起到保护集油管线和设备的作用,是一项成本低、容易实施、见效快的措施。
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