外圍低滲透油田油井腐蝕結構研討及預防方案

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1外圍低滲透油田腐蝕、結垢現狀

外圍油田多為注水開發低滲透油田，由于地層水和注入水的熱力學不穩定性和化學不相容性，以及采油過程中壓力、溫度等一系列因素的變化，往往造成油井井筒、地面系統的腐蝕、結垢問題，給生產帶來極大危害。自油田投入開發以來，油井腐蝕、結垢現象逐漸嚴重。目前，全區619口油井中腐蝕、結垢井已達234口，占全區總井數的37.8%。

2腐蝕、結垢機理研究及除垢方法

2.1腐蝕、結垢機理研究

經過對14油井腐蝕、結垢產物進行分析，確定腐蝕、結垢類型，大致分為三種，礦物質垢、鐵垢和CaCO3垢。其礦物質垢主要是由油層礦物運移作用形成的Si、Al化合物所構成，這些化合物不易溶于酸。其鐵垢可能是油田水對采油設備的腐蝕、硫酸鹽還原菌的腐蝕、二氧化碳的腐蝕和硫化氫的腐蝕等過程引起結垢。CaCO3垢主要是地下水中含有大量的鈣離子，在采出過程中，地層水進入井筒后隨著壓力的降低，二氧化碳分壓下降，造成碳酸鹽溶解度下降，由于，水中溶解的碳酸根及鈣離子產生過飽和現象，就會有數個分子聚集形成晶核，當晶核大于臨界直徑時，開始有碳酸鈣析出，而結垢。

2.2除垢方法

1）化學法防垢。化學法防垢只要使用防垢劑，它能抑制晶體垢的生成和聚集，因此能防垢，防垢劑的作用機理是選擇防垢劑的理論依據。在化學防垢方法中，主要采用點滴法、周期加藥法等。

2）物理法防垢。主要有以下幾種：

維持地層壓力防垢：地層壓力下降是碳酸鈣垢形成的一個重要原因。隨著CO2分壓升高，CaCO3溶解度也隨之上升，因此碳酸鈣垢沉淀相應減少。

憎水涂層防垢：在管線和設備的表面涂敷憎水涂層，使管線和設備表面無法沉積鹽垢。

磁場和聲場防垢：結垢過程是無機鹽垢晶體生成、生長發育的過程，而超聲波、磁場、電場所產生能量可以阻止無機鹽垢晶體生成、生長發育。因而對易結垢部位進行超聲波、磁場、電場處理，就可以實現防垢。

3現場試驗

1）試驗井腐蝕、結垢機理的確定。州40-38位于外圍低滲透油田腐蝕、結垢嚴重地區，砂巖厚度4.9m，有效厚度1.0m。于2006年11月14射孔投產。截止2010年年底，共作業6次，其中3次作業是因為上凡爾罩腐蝕斷。1次作業因為垢卡，2次作業是由于結垢導致固定凡爾漏失。在第五次作業時發現，上凡爾罩腐蝕斷裂，抽油桿腐蝕嚴重。把腐蝕嚴重的抽油桿部分化驗，得到的垢樣分析結果是垢樣中礦物質為HCl不溶物，含量較高。為此對州40-38做了腐蝕掛片實驗，確定腐蝕速度。州40-38注入的是清水，為了做對比，同樣也取了回注污水做腐蝕掛片實驗。首先取注入清水、州40-38產出水、回注污水各一瓶，分別投放腐蝕掛片，然后封好瓶口，在恒溫環境中，一段時間后進行檢測。發現清水的腐蝕速率是0.04mm/a，州40-38產出水的腐蝕速率是0.05mm/a，而回注污水的腐蝕速率僅為0.003mm/a，相差近17倍。可見注入清水和州40-38產生水都具有一定的腐蝕性。

判斷試驗井州40-38為高氯根腐蝕。腐蝕、結垢機理如下：

①水中的礦化度、氯離子、二氧化碳等腐蝕性介質與裸露的鋼材表面充分接觸造成相對均勻的腐蝕，由于地層壓力的存在，二氧化碳在井底水中呈現飽和或過飽和溶解狀態，CO2在水中電離：CO2+H2O=H++HCO3-。②由于水中大量的溶解CO2導致上述反應傾向公式的右側，H+量較多，水體呈酸性，導致腐蝕的發生。③由于大量氯離子的存在，加之H+量較多，可以視同為一定濃度的鹽酸腐蝕的存在。

2）防治對策。州40-38進行第六次作業時發現，活塞上凡爾罩腐蝕斷，全井管腐蝕、結垢都比較嚴重。因此對州40-38進行了腐蝕、結垢治理，確定固體與液體緩蝕防垢劑相互結合使用，來達到最好的腐蝕防垢效果。固體緩釋顆粒腐蝕抑制劑含有脂肪胺類、聚多胺類和無機抗點蝕劑等高效緩蝕劑；藥劑中還含有機膦酸等鈣離子螯合劑，可有效抑制鈣、鎂等堿土金屬離子形成的硬垢；含有的聚羧酸分散劑成分還可隨著碳酸鹽晶體的增長進入晶格內部，使晶格發生錯位，致使硬垢變軟。液體緩蝕阻垢劑，主要由緩蝕成分、阻垢成分、輔助劑構成。

3）井筒套管加藥技術。井筒加藥是一種預防措施，一般在井筒中加入阻垢劑、殺菌劑或緩蝕劑，減緩鋼鐵的腐蝕并防止垢物的產生。常采用兩種加藥方法：一是在套管內定期加藥；二是在套管內連續加藥。州40-38采取的是第一種方法。

在州40-38下泵前，先在井筒里添加固體藥劑30kg，作業開抽后10天加一次5‰（液體藥劑用量5kg）濃度的液體藥劑。固體藥劑每隔一個月再加30kg。在加藥55天后，取州40-38油井產出水做礦化度分析，發現pH值為7，為中性。

4）取得效果。從檢泵開抽以來，州40-38已經正常生產105天，共加固體藥劑3次，液體藥劑9次。州40-38是腐蝕、結垢非常嚴重的井，根據現在的加藥量計算，一年的加藥費用約為1萬元，遠遠少于一次作業費用，并且延長了桿、管、泵的使用壽命。

4結束語

州40-38井現場試驗取得了很好的效果，為擴大試驗范圍，綜合治理外圍低滲透油田腐蝕、結垢嚴重的油井，奠定了良好的基礎。同樣，打破了傳統單一的只加固體緩蝕防垢劑或者液體緩蝕防垢劑的做法，加藥的時間在下泵以前，從根本上解決了問題，達到了緩蝕防垢的目的。