蘇春娥，馬建文，李銀平，陳 偉，李 璇

（1. 長(zhǎng)慶油田公司第二采油廠，甘肅 慶陽(yáng) 745100； 2. 長(zhǎng)慶油田公司第二采油技術(shù)服務(wù)處，甘肅 慶陽(yáng) 745100）

G702-HZ固體緩蝕阻垢棒在油井中的應(yīng)用

蘇春娥1，馬建文2，李銀平1，陳 偉1，李 璇1

（1. 長(zhǎng)慶油田公司第二采油廠，甘肅 慶陽(yáng) 745100； 2. 長(zhǎng)慶油田公司第二采油技術(shù)服務(wù)處，甘肅 慶陽(yáng) 745100）

在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，特別是油田進(jìn)入中后開(kāi)發(fā)期油井井筒腐蝕結(jié)垢日益嚴(yán)重，管桿腐蝕斷裂、漏失，結(jié)垢使抽油泵、，嚴(yán)重影響了油井產(chǎn)能的正常發(fā)揮。在油井油套環(huán)加入緩蝕劑和阻垢劑作為一種抑制或減緩腐蝕結(jié)垢的有效手段，目前得到了廣泛應(yīng)用。但液體藥劑普遍存在損耗量大、保護(hù)周期短、保護(hù)范圍小、加藥工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。探索試驗(yàn)了一種井下用固體緩蝕阻垢棒，檢泵時(shí)直接投加到尾管下連接的花管內(nèi)，使其成分隨采出液緩慢、勻速釋放，不傷害地層，有效期長(zhǎng)，對(duì)減輕油井井筒腐蝕結(jié)垢有明顯效果。

緩蝕； 阻垢； 緩慢釋放； 油井

隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，油井結(jié)垢腐蝕日益嚴(yán)重，主要治理措施為油套環(huán)空加緩蝕劑、阻垢劑，隨著油流的稀釋沖刷，藥劑消耗大，作用時(shí)間短，抑制效果受到影響，且對(duì)于偏遠(yuǎn)井來(lái)說(shuō)，運(yùn)輸難度大，加藥周期執(zhí)行不易。因此，研究一種可在井筒內(nèi)緩慢釋放的藥品，同時(shí)起到緩蝕和阻垢兩種作用，顯得非常必要[1]。

1 結(jié)垢腐蝕原因及危害

1.1 結(jié)垢腐蝕原因

隨著油田進(jìn)入開(kāi)發(fā)中后期，含水升高，采出水有效回注，個(gè)別區(qū)塊清、污混注，多層系開(kāi)采，配伍性差，存在造成結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象的日益嚴(yán)重；原油從地層到地面的開(kāi)采過(guò)程中，隨著溫度、壓力的下降，破壞了水中離子原有的平衡，造成油管桿結(jié)垢、腐蝕[2]；目前隴東老油田共有結(jié)垢井 971口，其中結(jié)垢嚴(yán)重井276口，占結(jié)垢總井?dāng)?shù)28.4%。垢型以CaCO3垢為主，結(jié)垢部位主要集中在尾管、花管和泵上500 m油管、桿上；腐蝕井657口，其中腐蝕嚴(yán)重井223口，占腐蝕井總數(shù)的33.9%。腐蝕形態(tài)以坑點(diǎn)狀腐蝕及垢下腐蝕為主，腐蝕部位集中在下部油管、尾管及泵上50根油桿處。

1.2 結(jié)垢腐蝕危害

（1）腐蝕結(jié)垢造成作業(yè)成本大。據(jù)統(tǒng)計(jì) 2011年發(fā)生小修作業(yè)3 727井次，其中因井筒腐蝕結(jié)垢問(wèn)題上修的井有1 628井次，占到了總作業(yè)量的43.7%。主要是馬嶺、華池、城壕等油田處于中高含水開(kāi)發(fā)階段，腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重；馬嶺、城華腐蝕結(jié)垢井716口，占開(kāi)井?dāng)?shù)的74.5%，治理工作量大。

（2）、每年因結(jié)垢腐蝕造成的井筒大修作業(yè)呈上升趨勢(shì)，2010年1-10月份因結(jié)垢腐蝕大修處理井筒41口，發(fā)生費(fèi)用758.9萬(wàn)元，每年因結(jié)垢腐蝕發(fā)生大修處理井筒費(fèi)用占措施井總費(fèi)用的10%左右。

（3）結(jié)垢腐蝕造成油井產(chǎn)能損失較大。油井結(jié)垢后造成近井地帶地層堵塞嚴(yán)重，產(chǎn)量下降幅度較大，遞減幅度在15%～20%，每年因結(jié)垢導(dǎo)致地層堵塞井在100口左右，年損失產(chǎn)能(1.5～2)×104t；腐蝕造成的套損井每年在20口左右，雖然治理措施挽回了部分產(chǎn)能，但從近年來(lái)新增套破井生產(chǎn)情況來(lái)看，當(dāng)年新增套破井和上年套破井產(chǎn)量遞減幅度在35%～40%左右，每年造成的產(chǎn)量損失平均(3～4)× 104t，這無(wú)疑增加了老油田穩(wěn)產(chǎn)的難度。

2 目前治理措施及存在問(wèn)題

2.1 油套環(huán)空加藥技術(shù)

主要是從油套環(huán)空加入阻垢劑或緩蝕劑，利用藥劑的化學(xué)作用緩解井筒結(jié)垢、腐蝕現(xiàn)象。目前應(yīng)用中主要存在的問(wèn)題：

投加的液體藥劑在未充分發(fā)揮作用時(shí)，就被抽汲油流帶出，藥劑的作用時(shí)間短，有效保護(hù)周期短；

液體藥劑由于受稀釋及管壁粘附影響，造成部分藥劑損失，加藥量大，成本高；

緩蝕劑、阻垢劑投加人工工作量大，且不同廠家的藥劑配伍性不好，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)對(duì)地層形成污染傷害，對(duì)抽油泵性能發(fā)揮產(chǎn)生影響；

對(duì)一些偏遠(yuǎn)井，每日加藥不能實(shí)現(xiàn)；

井下有封隔器的井，不能實(shí)施；

受崗位員工責(zé)任心和技術(shù)素質(zhì)的影響，導(dǎo)致藥品不能按時(shí)按量投加，影響治理效果。

2.2 油管保護(hù)器

該技術(shù)是在油井腐蝕部位的油管上接鋅陽(yáng)極短節(jié)，利用電化學(xué)中犧牲陽(yáng)極保護(hù)陰極的原理；正常工作時(shí)，充當(dāng)原電池陽(yáng)極的油管鋅陽(yáng)極短節(jié)首先被腐蝕損壞，達(dá)到減緩井筒管桿腐蝕的目的。

經(jīng)過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)使用表明，有一定防腐效果，但自身的使用周期較短，平均僅為2個(gè)月，且保護(hù)范圍較小，前后50 m。

3 固體緩蝕阻垢棒的研發(fā)思路

3.1 成份及制備方法

由2－瞵酸丁烷－1,2,4－三羧酸、聚乙二醇、六偏磷酸鈉、司班－60、硬脂酸按一定比例混合，用壓力機(jī)壓制成棒型。合成原理是在緩蝕阻垢劑中加入高分子聚合物，通過(guò)大分子聚合物的包裹作用，控制緩蝕阻垢棒有效組份的釋放速度，同時(shí)加入一定量的催化劑成分，使其形成網(wǎng)狀架構(gòu)，抑制結(jié)垢粒子聚集成垢。

傳統(tǒng)制備方法有5種：高溫熔融法、吸附浸漬法、膠囊包覆法、膠結(jié)粘合法和混合壓制法?，F(xiàn)用固體緩蝕阻垢棒通過(guò)混合壓制法制成的[3-5]。

3.2 性能適用性

3.2.1 緩蝕性能評(píng)價(jià)

分別在20, 60, 80 ℃ 3個(gè)溫度進(jìn)行固體緩蝕阻垢劑的緩蝕率評(píng)價(jià)（表1）。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著溫度的升高，緩蝕率逐漸下降，但在 80 ℃時(shí)緩蝕率仍高達(dá)91.0%，說(shuō)明緩蝕阻垢劑緩蝕性能好。

表1 不同溫度下緩蝕速率Table 1 Corrosion inhibition rate at different temperatures

3.2.2 阻垢性能評(píng)價(jià)

由圖1可看出，在20, 60, 80 ℃下濃度和阻垢率的關(guān)系，隨著濃度的增加，阻垢率增加，達(dá)到50 mg/L時(shí)阻垢率不再上升或上升很慢；隨溫度升高阻垢率變低，但在20, 60 ℃下阻垢率均能達(dá)到75%以上。

圖1 濃度與阻垢率關(guān)系曲線Fig.1 Concentration and inhibition rate curve

3.2.3 耐溫性能好

通過(guò)試驗(yàn)表明固體緩蝕阻垢棒在溫度為 20～70℃時(shí)，基本性能不發(fā)生變化。

3.2.4 有效周期長(zhǎng)

由于固體緩蝕阻垢棒緩慢均勻釋放，能夠保持有效作用濃度，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定緩蝕率大于90%，阻垢率大于75%。藥劑持續(xù)作用時(shí)間180 d以上。

3.2.5 清潔無(wú)污染

固體緩蝕阻垢棒在井筒內(nèi)緩慢溶解，不會(huì)發(fā)生成塊脫落，堵塞儲(chǔ)層和抽油泵等現(xiàn)象。在達(dá)到使用周期后，可完全溶解無(wú)殘留，所用輔料無(wú)毒、無(wú)味，穩(wěn)定性好，不會(huì)對(duì)采油過(guò)程產(chǎn)生任何不利影響。

3.3 工藝實(shí)施

根據(jù)生產(chǎn)井的采出液流量、井底溫度、動(dòng)液面高度、設(shè)計(jì)有效期等因素計(jì)算出所需的重量或數(shù)量，在修井或檢泵過(guò)程中下入，主要有兩種方式：直接投放于人工井底或下入抽油泵下花管中。固體緩蝕阻垢棒緩慢釋放后到花管，進(jìn)入泵口，對(duì)抽油泵、油管、油桿都有很好的保護(hù)作用，尤其是是對(duì)結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重的油井、偏遠(yuǎn)井更加適合，不受井下封隔器的影響，適用性更普遍（圖2）。

圖2 井下管柱示意圖Fig.2 Downhole string schematic

3.4 用量計(jì)算

固體緩蝕阻垢棒的有效成分釋放大致可以分為兩個(gè)階段：速釋階段和緩釋階段。釋放速率的影響因素有水的礦化度、溫度、流動(dòng)狀態(tài)以及固體緩蝕阻垢棒的表面積均有關(guān)。

由于該緩蝕阻垢棒是水溶性的，因此根據(jù)油井的日產(chǎn)水量計(jì)算投加量。施工用量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)公式：

式中： m —所需緩蝕阻垢棒質(zhì)量,g；

ρ—緩蝕阻垢棒密度,g/cm3(1.274);

β—緩蝕阻垢劑投加濃度×10-6；

Q —日產(chǎn)液量,m3/d；

fw—含水,%；

t—使用周期/d。

由緩蝕棒質(zhì)量和每根緩蝕棒的質(zhì)量可計(jì)算出所用緩釋棒的根數(shù)。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

從2011年4月起，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)交流，逐步在長(zhǎng)慶油田采油二廠試驗(yàn)應(yīng)用 G702-HZ固體緩蝕阻垢棒，目前應(yīng)用 26口井。平均檢泵周期由131 d延長(zhǎng)止目前的175 d，單井平均延長(zhǎng)44 d，部分井效果還在延續(xù)，相當(dāng)于26口井每年少作業(yè)18井次（365×26/131-365×26/175=18）。

計(jì)算投入產(chǎn)出比：每箱G702-HZ固體緩蝕阻垢棒4 250元,作業(yè)1次2萬(wàn)元

投入產(chǎn)出比：4 250×27︰18×20 000=1︰3.1

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）固體緩蝕阻垢棒具有工藝簡(jiǎn)單、有效期長(zhǎng)，浪費(fèi)少的特點(diǎn)，適合進(jìn)一步推廣使用。

（2）藥塊的初溶溫度要與井底溫度相適應(yīng)，一旦藥塊的溶解溫度高于井底溫度，就會(huì)失去防垢作用。

（3）不同區(qū)塊藥品溶解溫度控制難度大，區(qū)塊適應(yīng)性差，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)加藥需求。

（4）加藥方式只有結(jié)合小修作業(yè)才能實(shí)施。

（5）對(duì)部分大液量井，花管中的緩蝕阻垢棒沖刷快，溶解快，導(dǎo)致使用周期短。

（6）對(duì)于出砂井，下入井底的緩蝕阻垢棒有可能被埋，緩蝕阻垢作用受到影響。

［1］周云.一種耐高溫固體緩蝕阻垢劑的研制[D].武漢：華中科技大學(xué)碩士論文,2004.

［2］李鶴林，路民旭. 腐蝕科學(xué)與防腐蝕工程技術(shù)新進(jìn)展[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996: 16.

［3］郭亮,李養(yǎng)池,等.新型高效固體緩蝕阻垢棒研制[J]. 腐蝕與防護(hù)，20 11，32（6）：470-472.

［4］趙修太,杜春安,邱廣敏,等.長(zhǎng)效固體緩蝕劑的研制及應(yīng)用[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2005,22(4):23-26.

［5］尹敬軍.多效固體緩蝕阻垢棒的研發(fā)[J]. 石油與天然氣化工,2007:49 0-494.

Application of Solid Corrosion and Scale Inhibition Rods in Oil Wells

SU Chun-e1，MA Jian-wen2，LI Yin-ping1，CHEN Wei1，LI Xuan1
（1. Changqing Oilfield Company No.2 Oil Production Plant, Gansu Qingyang 745100，China; 2. Changqing Oilfield Company No.2 Oil Technical Services Department,Gansu Qingyang 745100，China）

In the oil field development process, especially development mid and late stage , the wellbore corrosion of oil wells is increasingly serious, rod and tubing often form corrosion cracking and leakage, which can seriously affect normal functioning of well productivity. Adding corrosion inhibitor and scale inhibitor in the oil ring of oil wells as an effective means to restrain the corrosion and scaling has been widely applied. However, there are many shortcomings in above process, such as big consumption of the liquid reagent, short protection cycle, small protection scope, complex dosing process. In this paper, a downhole solid corrosion and scale inhibition rod was tested and explored. During pump inspection, the solid corrosion and scale inhibition rod was directly fixed in preforated tube connected to the tail pipe, so that corrosion and scale inhibitor released slowly and uniformly, which can not harm the strata, and can reduce oil corrosion and scaling of the well borehole.

Corrosion inhibition；Scale inhibition；Slow-release；Well

TE 982

A

1671-0460（2012）06-0588-03

2012-04-26

蘇春娥（1974-），女，陜西富平人，工程師，碩士，2010年中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程專(zhuān)業(yè)，從事采油工藝的研究與應(yīng)用。E-mail：121356111@qq.com。