外围低渗透油田油井腐蚀结构研讨及预防方案

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1外围低渗透油田腐蚀、结垢现状

外围油田多为注水开发低渗透油田，由于地层水和注入水的热力学不稳定性和化学不相容性，以及采油过程中压力、温度等一系列因素的变化，往往造成油井井筒、地面系统的腐蚀、结垢问题，给生产带来极大危害。自油田投入开发以来，油井腐蚀、结垢现象逐渐严重。目前，全区619口油井中腐蚀、结垢井已达234口，占全区总井数的37.8%。

2腐蚀、结垢机理研究及除垢方法

2.1腐蚀、结垢机理研究

经过对14油井腐蚀、结垢产物进行分析，确定腐蚀、结垢类型，大致分为三种，矿物质垢、铁垢和CaCO3垢。其矿物质垢主要是由油层矿物运移作用形成的Si、Al化合物所构成，这些化合物不易溶于酸。其铁垢可能是油田水对采油设备的腐蚀、硫酸盐还原菌的腐蚀、二氧化碳的腐蚀和硫化氢的腐蚀等过程引起结垢。CaCO3垢主要是地下水中含有大量的钙离子，在采出过程中，地层水进入井筒后随着压力的降低，二氧化碳分压下降，造成碳酸盐溶解度下降，由于，水中溶解的碳酸根及钙离子产生过饱和现象，就会有数个分子聚集形成晶核，当晶核大于临界直径时，开始有碳酸钙析出，而结垢。

2.2除垢方法

1）化学法防垢。化学法防垢只要使用防垢剂，它能抑制晶体垢的生成和聚集，因此能防垢，防垢剂的作用机理是选择防垢剂的理论依据。在化学防垢方法中，主要采用点滴法、周期加药法等。

2）物理法防垢。主要有以下几种：

维持地层压力防垢：地层压力下降是碳酸钙垢形成的一个重要原因。随着CO2分压升高，CaCO3溶解度也随之上升，因此碳酸钙垢沉淀相应减少。

憎水涂层防垢：在管线和设备的表面涂敷憎水涂层，使管线和设备表面无法沉积盐垢。

磁场和声场防垢：结垢过程是无机盐垢晶体生成、生长发育的过程，而超声波、磁场、电场所产生能量可以阻止无机盐垢晶体生成、生长发育。因而对易结垢部位进行超声波、磁场、电场处理，就可以实现防垢。

3现场试验

1）试验井腐蚀、结垢机理的确定。州40-38位于外围低渗透油田腐蚀、结垢严重地区，砂岩厚度4.9m，有效厚度1.0m。于2006年11月14射孔投产。截止2010年年底，共作业6次，其中3次作业是因为上凡尔罩腐蚀断。1次作业因为垢卡，2次作业是由于结垢导致固定凡尔漏失。在第五次作业时发现，上凡尔罩腐蚀断裂，抽油杆腐蚀严重。把腐蚀严重的抽油杆部分化验，得到的垢样分析结果是垢样中矿物质为HCl不溶物，含量较高。为此对州40-38做了腐蚀挂片实验，确定腐蚀速度。州40-38注入的是清水，为了做对比，同样也取了回注污水做腐蚀挂片实验。首先取注入清水、州40-38产出水、回注污水各一瓶，分别投放腐蚀挂片，然后封好瓶口，在恒温环境中，一段时间后进行检测。发现清水的腐蚀速率是0.04mm/a，州40-38产出水的腐蚀速率是0.05mm/a，而回注污水的腐蚀速率仅为0.003mm/a，相差近17倍。可见注入清水和州40-38产生水都具有一定的腐蚀性。

判断试验井州40-38为高氯根腐蚀。腐蚀、结垢机理如下：

①水中的矿化度、氯离子、二氧化碳等腐蚀性介质与裸露的钢材表面充分接触造成相对均匀的腐蚀，由于地层压力的存在，二氧化碳在井底水中呈现饱和或过饱和溶解状态，CO2在水中电离：CO2+H2O=H++HCO3-。②由于水中大量的溶解CO2导致上述反应倾向公式的右侧，H+量较多，水体呈酸性，导致腐蚀的发生。③由于大量氯离子的存在，加之H+量较多，可以视同为一定浓度的盐酸腐蚀的存在。

2）防治对策。州40-38进行第六次作业时发现，活塞上凡尔罩腐蚀断，全井管腐蚀、结垢都比较严重。因此对州40-38进行了腐蚀、结垢治理，确定固体与液体缓蚀防垢剂相互结合使用，来达到最好的腐蚀防垢效果。固体缓释颗粒腐蚀抑制剂含有脂肪胺类、聚多胺类和无机抗点蚀剂等高效缓蚀剂；药剂中还含有机膦酸等钙离子螯合剂，可有效抑制钙、镁等碱土金属离子形成的硬垢；含有的聚羧酸分散剂成分还可随着碳酸盐晶体的增长进入晶格内部，使晶格发生错位，致使硬垢变软。液体缓蚀阻垢剂，主要由缓蚀成分、阻垢成分、辅助剂构成。

3）井筒套管加药技术。井筒加药是一种预防措施，一般在井筒中加入阻垢剂、杀菌剂或缓蚀剂，减缓钢铁的腐蚀并防止垢物的产生。常采用两种加药方法：一是在套管内定期加药；二是在套管内连续加药。州40-38采取的是第一种方法。

在州40-38下泵前，先在井筒里添加固体药剂30kg，作业开抽后10天加一次5‰（液体药剂用量5kg）浓度的液体药剂。固体药剂每隔一个月再加30kg。在加药55天后，取州40-38油井产出水做矿化度分析，发现pH值为7，为中性。

4）取得效果。从检泵开抽以来，州40-38已经正常生产105天，共加固体药剂3次，液体药剂9次。州40-38是腐蚀、结垢非常严重的井，根据现在的加药量计算，一年的加药费用约为1万元，远远少于一次作业费用，并且延长了杆、管、泵的使用寿命。

4结束语

州40-38井现场试验取得了很好的效果，为扩大试验范围，综合治理外围低渗透油田腐蚀、结垢严重的油井，奠定了良好的基础。同样，打破了传统单一的只加固体缓蚀防垢剂或者液体缓蚀防垢剂的做法，加药的时间在下泵以前，从根本上解决了问题，达到了缓蚀防垢的目的。