唐海飛 張子軼 高宇婷 韓秀芹

中國(guó)石化西北油田分公司采油二廠

注氣井管柱腐蝕結(jié)垢研究及治理

唐海飛 張子軼 高宇婷 韓秀芹

中國(guó)石化西北油田分公司采油二廠

塔河油田注氣井管柱腐蝕結(jié)垢問題嚴(yán)重，腐蝕主要發(fā)生在稠油區(qū)塊，嚴(yán)重影響油井生產(chǎn)時(shí)效。從腐蝕結(jié)垢樣品的組分分析結(jié)果可以看出，樣品含有大量的氧化物。通過對(duì)前期工作的梳理形成了一套治理方法：上下活動(dòng)桿柱、泡酸疏松結(jié)垢物、油管打壓解卡。另外還采取源頭控制的方法，即在車倒鹽水中加注除氧劑和緩蝕劑，除去鹽水中的溶解氧以降低腐蝕速率。注氣井管柱腐蝕結(jié)垢治理措施在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后效果良好，降低了成本，提高了生產(chǎn)時(shí)效，具有很好的應(yīng)用前景。

注氣井；腐蝕結(jié)垢；樣品分析；注水水質(zhì)；治理

引言

塔河油田采油廠共有4個(gè)區(qū)塊：六、七區(qū)為稀油區(qū)塊，共有注氣井42口；十、十二區(qū)為稠油區(qū)塊，共有注氣井78口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各區(qū)塊因管柱腐蝕結(jié)垢導(dǎo)致掛抽失敗的次數(shù)分別為：六、七區(qū)43井次，占36.75%；十、十二區(qū)74井次，占63.25%。稠油區(qū)塊發(fā)生腐蝕結(jié)垢比稀油區(qū)塊嚴(yán)重。

采油廠使用的是5級(jí)間隙抽稠泵（0.125～0.188 mm），只要柱塞表面或者泵筒內(nèi)壁發(fā)生輕微的腐蝕結(jié)垢就會(huì)嚴(yán)重阻礙抽稠泵柱塞順利進(jìn)入泵筒，導(dǎo)致油井掛抽失敗。注氣井掛抽失敗已經(jīng)嚴(yán)重影響了油井的生產(chǎn)時(shí)效，對(duì)其進(jìn)行治理十分必要。

1 腐蝕結(jié)垢樣品組分分析

實(shí)驗(yàn)室對(duì)井號(hào)為TH10111CH、TH10309CH的腐蝕結(jié)垢樣品進(jìn)行了組分分析，TH10111CH樣品分析結(jié)果為Fe3O412.8%、Fe2O342.1%、MgFe2O432%、Ca4Fe9O1710.3%、NaCl 2.8%；TH10309CH樣品分析結(jié)果為Fe2O357%、油類27.5%、FeCl35%、CaSO4·2H2O 5%、NaCl 1.5%、CaSiO32.5%、SiO21.5%。樣品組分分析結(jié)果見表1。從樣品組分分析結(jié)果可以看出，樣品的主要成分以腐蝕產(chǎn)物鐵的氧化物為主，還含有少量的有機(jī)物、泥砂、硫化物及無機(jī)鹽。

表1 樣品組分分析結(jié)果

2 原因分析

2.1 注氮?dú)膺^程中氧氣的引入

油井注氣采取“現(xiàn)場(chǎng)制氮?dú)?油田水混注”的工藝模式[1]，施工過程中氧氣的引入主要有以下兩個(gè)途徑：

（1）注入氮?dú)獠患儭，F(xiàn)場(chǎng)為空氣壓縮膜制氮工藝，含氧量約為3%，每口井按注氮量50×104m3計(jì)算，將有1.5×104m3氧氣注入井內(nèi)。

（2）注入水含溶解氧。由于大部分油井沒有注水管網(wǎng)，需要車倒鹽水注入，在拉運(yùn)過程中大量的氧氣溶解在水中被注入井內(nèi)。

氧氣通過以上兩種途徑進(jìn)入井內(nèi)，對(duì)油井管柱產(chǎn)生劇烈的腐蝕，腐蝕產(chǎn)物附著在管柱表面，影響油井后期的正常生產(chǎn)。

2.2 氮?dú)鈱?duì)腐蝕結(jié)垢的影響

塔河油田原油膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，因氮?dú)獾某樘嵝?yīng)使原油性質(zhì)變差。氮?dú)鈴脑椭谐樘嵋欢康妮p烴和中間烴組分被富化后形成新的氣體，地層油則失去一定量的輕烴和中間烴組分形成更重的剩余油，這樣的過程反復(fù)進(jìn)行，造成原油密度及黏度增大，這種抽提作用在油井近井地帶表現(xiàn)得更明顯、更強(qiáng)烈。

例如TK672井注氣前為不摻稀油井，注氣后需要配合摻稀生產(chǎn)，出現(xiàn)了稠油堵塞井筒和管線、回壓升高的情況，說明氮?dú)獾某樘嶙饔妹黠@。與此同時(shí)，樣品分析中有機(jī)物的存在也證明存在瀝青質(zhì)析出現(xiàn)象，加劇了油井的結(jié)垢程度。

2.3 注水水質(zhì)對(duì)腐蝕結(jié)垢的影響

油田地層水總礦化度為21×104～26×104mg/L，密度1.14 g/cm3，氯離子含量8×104～20×104mg/L，水型為CaCl2。原油脫出水經(jīng)過聯(lián)合站污水處理后指標(biāo)見表2[2]。

由表2可以看出，處理后的水呈弱酸性，含有大量的Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+，含有少量的，這些金屬陽(yáng)離子和酸根離子的存在都為碳酸鹽、硫酸鹽、氯鹽的形成提供了條件。此外，氮?dú)馀cCa2+在一定條件下反應(yīng)生成Ca3N2，該產(chǎn)物溶解于水中又會(huì)產(chǎn)生氫氧化物沉淀，加重結(jié)垢。由此可見，金屬離子與酸根離子的大量存在是樣品組成中無機(jī)鹽形成的主要原因。

表2 聯(lián)合站外輸水指標(biāo)

2.4 H2S、CO2對(duì)腐蝕結(jié)垢的影響

塔河油田腐蝕介質(zhì)環(huán)境具有高含H2S、CO2的特點(diǎn)[3-4]，H2S分布整體呈西北高、東西低的態(tài)勢(shì)，在稠油區(qū)塊富集；CO2含量各區(qū)塊差別較大，平均在3.0%～8.0%之間，具體情況見表3。

在CO2-H2S-Cl--H2O腐蝕環(huán)境體系下，外加溶解氧的介入，造成腐蝕介質(zhì)環(huán)境極其惡劣，加劇管柱腐蝕。CO2腐蝕產(chǎn)物生成慢、致密、附著力強(qiáng)，不完整的膜導(dǎo)致了嚴(yán)重的腐蝕，在不生成產(chǎn)物膜的條件下，平均腐蝕速率高。H2S產(chǎn)物生成快、疏松、附著力差，但離子選擇性抑制了CO2腐蝕及FeCO3的生成，含H2S環(huán)境平均腐蝕速率在1 mm/a左右，存在點(diǎn)蝕問題。

3 治理及效果

通過對(duì)前期工作的梳理，形成了一套治理方法，具體如下：

方法1：上下活動(dòng)桿柱。對(duì)于結(jié)垢后未能順利下放的柱塞，上下多次活動(dòng)桿柱，利用柱塞與泵筒所產(chǎn)生的摩擦力將結(jié)垢物去掉，目前已經(jīng)有41井次成功應(yīng)用此方法。

方法2：泡酸疏松結(jié)垢物。在方法1不起作用的情況下，將酸頂替至柱塞附近進(jìn)行浸泡，疏松結(jié)垢物后再采取方法1進(jìn)行下放柱塞，目前已經(jīng)有52井次成功應(yīng)用此方法。

方法3：油管打壓解卡。若方法1、2無效果，則對(duì)油管打壓15～20 MPa，使所有的壓力值傳遞至柱塞處，當(dāng)結(jié)垢物疏松后再采用方法1使其脫落，目前已經(jīng)在TH10104、TH12111、TH10101CH、TK7-633CH2井成功應(yīng)用此方法。

除以上除垢措施外，還采取了源頭控制的方法，即在車倒鹽水中加注除氧劑和緩蝕劑，除去鹽水中的溶解氧以降低腐蝕速率，緩蝕劑也能起到保護(hù)井內(nèi)管柱的效果。除氧劑與緩蝕劑配伍性評(píng)價(jià)試驗(yàn)見表4。

表4 除氧劑與緩蝕劑配伍性評(píng)價(jià)試驗(yàn)

4 應(yīng)用前景

注氣三采提高采收率首次在超深、超稠縫洞型油藏中進(jìn)行試驗(yàn)，前期取得明顯的增油效果，可有效開發(fā)“閣樓油”，提高采收率。目前氣源均為空氣，廉價(jià)方便，但是含氧量過高，容易形成腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物。注氣井管柱腐蝕結(jié)垢治理措施在現(xiàn)場(chǎng)成功應(yīng)用后效果良好，降低了成本，提高了生產(chǎn)時(shí)效，具有很好的應(yīng)用前景。

[1]郭秀東，趙海洋，胡國(guó)亮，等．縫洞型油藏超深井注氮?dú)馓岣卟墒章始夹g(shù)[J]．石油鉆采工藝，2013，35（6）：98-101.

[2]周鵬，袁宗明，謝英，等．塔河油田集輸系統(tǒng)污水腐蝕因素分析[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27（5）：45-47.

[3]張江江.塔河油田注氣井管道腐蝕特征及規(guī)律[J]．科技導(dǎo)報(bào)，2014，32（31）：65-70.

[4]尹依娜，唐祖友，惠小敏，等．塔河油田機(jī)采井腐蝕與防護(hù)[J]．石油化工腐蝕與防腐，2009，26（S1）：77-79.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.042

2015-05-02