何 松，谷 林，鄭清華，馬 巖，邢希金，馮桓榰

（中海油研究總院，北京100028）

油套管的腐蝕和腐蝕氣體的分壓、環(huán)境溫度、含水量、礦化度、流速、pH值等因素有關(guān)。不同海域油氣田的腐蝕特征不盡相同。渤海海域大部分油田開發(fā)油層的溫度分布在60℃～150℃之間，CO2分壓分布在0～1.5MPa之間。地層水的pH值基本在7.5以上，地層水的Cl-普遍偏低，基本在5000ppm以下。東海海域氣井的CO2分壓在0.3～1.5MPa之間，溫度基本都在100℃～150℃之間。地層水的pH值基本在7.5以上，地層水的Cl-普遍偏低，基本在5000ppm以下。南海東部油田開發(fā)層的溫度大多在65℃～132℃之間，CO2分壓大多都低于0.4MPa，最高1.68MPa。有些油田含有較高的硫化氫。地層水的pH基本在7以下，地層水的Cl-較高，在15000～25000ppm之間。南海西部油田開發(fā)層位溫度和 CO2分壓大部分分布在 59℃＜T＜160℃，0.09MPa＜PCO2＜3.67MPa區(qū)域內(nèi)。氯離子含量主要分布在15000ppm附近。

1 海上油套管常用防腐方法

1.1 水泥封固防腐技術(shù)

在最早期，通過分析認(rèn)為套管損壞的主要原因是由于水泥返高不夠，導(dǎo)致外部水層未被完全封固，導(dǎo)致水層中的腐蝕性氣體等侵蝕套管表面，造成腐蝕。因此在20世紀(jì)80年代提出了采用提高水泥返高的策略來增加套管的抗腐蝕能力。通過這種技術(shù)，套管腐蝕程度有所降低，但是并沒有完全防止套管腐蝕，因此并沒有從根源上提高套管抗腐蝕性能[1]。

1.2 使用耐腐蝕合金管材

從2000年以來，海上油套管的防腐方案開始從材質(zhì)上尋求解決方案，以提高油套管的防腐性能，從而徹底解決油套管腐蝕問題。近年，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，在一定溫度和壓力條件及腐蝕性氣體條件下，對1Cr、3Cr、9Cr、13Cr等含Cr管材進(jìn)行評價，制定出一套適合于海上油氣田油套管的防腐圖版。

1.3 注入緩蝕劑

從完井過程開始，如果地層含油腐蝕性氣體，入井流體中則會加入化學(xué)防腐藥劑進(jìn)行防垢、防蠟和防腐。因此，采用化學(xué)方法進(jìn)行油套管的防腐也是國內(nèi)外的常規(guī)手段。根據(jù)油氣田自身情況的不同，可以采用間歇式或者連續(xù)式注入緩蝕劑進(jìn)行防腐，注入量也根據(jù)油氣田的腐蝕環(huán)境而異。由于緩蝕劑的加入需要一直持續(xù)，一方面成本較高，同時也會對現(xiàn)場生產(chǎn)造成一定影響[2]。

1.4 使用防腐涂層管

對于油套管而言，國內(nèi)外常使用防腐涂層阻止其浸潤在腐蝕性氣體里也是一種有效的防腐方法。有的油田采用滲氮工藝用于油管的內(nèi)外防腐，其耐磨性好，但是這種內(nèi)外壁都防腐的方法會在一定程度加速套管內(nèi)壁的腐蝕，同時氮化管比較粗糙，會使油管結(jié)坂比其他類型的管較嚴(yán)重。另外也有一些油氣田采用環(huán)氧粉末涂層、鈦納米涂料、環(huán)氧酯酚醛涂料等方法防腐。

1.5 加強(qiáng)腐蝕監(jiān)測

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多監(jiān)測腐蝕的手段得到應(yīng)用：如陽極激發(fā)技術(shù)、放射激活技術(shù)、薄層活化技術(shù)(TLA)、光纖傳感技術(shù)、諧振頻率測量法、激光法測定氧化膜厚度法、滲透探傷法、電位梯度法、全息干涉測量法、拉曼光譜法等。通過這些不同的監(jiān)測手段，可以對油套管的腐蝕情況進(jìn)行全方位的監(jiān)測，為油套管腐蝕的控制提供更好的手段和方法[3]。

2 應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)不同的腐蝕環(huán)境，海上油氣田會選擇不同的防腐方案。文昌某油田A井采用耐腐蝕合金管材防腐，腐蝕環(huán)境如下：

（1）地層水pH值為7.0～7.2，在CO2腐蝕環(huán)境下，隨著pH值的增大，普通碳鋼腐蝕形成的產(chǎn)物FeCO3的溶解度降低，形成保護(hù)膜，腐蝕將趨緩。

（2）地層水中氯離子含量為26938～33282mg/L，地層水中的氯離子促進(jìn)腐蝕產(chǎn)物膜之下鋼的點(diǎn)蝕，氯離子含量大于30000mg/L時尤為明顯。其總礦化度46365～63504mg/L。

（3）地層水中HCO3-含量為1133～3296mg/L，地層水中的OH-和HCO3-有利于緩解腐蝕。

具體的腐蝕條件見表1。

表1 文昌某油田A井腐蝕條件

由表1可知，儲層壓力遠(yuǎn)高于飽和壓力，通過計算，CO2分壓從井底到井口按飽和壓力計算，為1.49MPa。

根據(jù)防腐管材圖版，防腐等級落在9Cr區(qū)間，由于9Cr管材價格和13Cr價格相近，推薦油管采用13Cr管材防腐，生產(chǎn)套管采用3Cr+13Cr（封隔器以上150m至井底）。

3 結(jié)論與認(rèn)識

（1）影響油氣田油套管腐蝕的因素眾多，需要根據(jù)不同的腐蝕環(huán)境采取不同的防腐方案；

（2）不同海域油氣田的腐蝕特征不盡相同，每個油氣田的腐蝕環(huán)境也不一樣，針對不同的油氣田需要具體分析其腐蝕特征，采取適宜的防腐策略。