墾西K71斷塊管網(wǎng)腐蝕原因分析及治理

李 平 （中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營257231）

墾西K71斷塊管網(wǎng)腐蝕原因分析及治理

李 平 （中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營257231）

針對孤島采油廠墾西油田K71斷塊油水井管柱、泵、地面管網(wǎng)腐蝕、穿孔嚴(yán)重，檢泵周期短，作業(yè)費(fèi)用高的問題，開展墾西油田腐蝕原因分析，研究開發(fā)了相應(yīng)的油井緩蝕劑及加藥工藝。該工藝對富含H2S、CO2的含鹽油井，在添加量為30mg／L時(shí)，緩蝕率可達(dá)70%以上，靜態(tài)腐蝕速率小于0.076mm／a，現(xiàn)場應(yīng)用效果顯著。

油井腐蝕；腐蝕原因；緩蝕劑；腐蝕速率；現(xiàn)場應(yīng)用

孤島墾西油田K71斷塊在開發(fā)過程中，由于地層水礦化度高，伴生氣大，且H2S和CO2含量高，油水井均存在著不同程度的腐蝕。主要表現(xiàn)為油水井管柱、泵、地面管網(wǎng)腐蝕、穿孔嚴(yán)重；油井檢泵周期偏短，一般在50～180d；每次作業(yè)需更換大量的管桿。造成作業(yè)頻繁，作業(yè)費(fèi)用高，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，成了制約原油生產(chǎn)成本的一個(gè)重要因素。

1 腐蝕原因分析

通過調(diào)研及對墾西K71斷塊油井和水井油、氣、水三相組成成分進(jìn)行測試，對腐蝕相關(guān)因素進(jìn)行了分析，結(jié)果見表1、2。

表1 地層水與注入水成分分析表

表2 腐蝕因素分析表

通過調(diào)研及油、氣、水三相分析看，地層水礦化度高、Cl－質(zhì)量濃度高，是造成油井腐蝕的主要原因。同時(shí)，K71-109井的地層水的H2S含量較高，地層水在地面條件下，水中的大部分H2S會逸出，且產(chǎn)出氣中也含有CO2；K71-1配水間的注入水中的硫酸還原菌的含量很高，因?yàn)榱蛩徇€原菌可以直接參與腐蝕反應(yīng)，其產(chǎn)生的H2S也可以增加水的腐蝕性，這也是造成腐蝕的另一個(gè)原因?，F(xiàn)場腐蝕情況見圖1。

2 化學(xué)防腐工藝

加緩蝕劑是解決油井井筒和地面集輸系統(tǒng)腐蝕的一種常用而有效的方法。其原因是通過緩蝕劑加入產(chǎn)出介質(zhì)中，與金屬本體形成一種致密薄膜，使金屬本體與腐蝕介質(zhì)隔離開來，以達(dá)到保護(hù)金屬，防止腐蝕的目的。同時(shí)通過緩蝕劑在油管內(nèi)壁形成的保護(hù)油膜，起到潤滑作用，達(dá)到減少磨損的目的［1］。

優(yōu)點(diǎn)是在基本不改變腐蝕環(huán)境的條件下，可以得到良好的防蝕效果，不受井下工具設(shè)備的影響，通過改變緩蝕劑品種、用量等即可適應(yīng)環(huán)境的變化，并且能對已投產(chǎn)的設(shè)備和管線所發(fā)生的腐蝕進(jìn)行有效抑制，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 墾西K71斷塊現(xiàn)場腐蝕照片

2.1 油井緩蝕劑研究合成

在研究污水緩蝕劑的基礎(chǔ)上，經(jīng)過室內(nèi)研究，以有機(jī)酸、多胺等為原料，并進(jìn)行樣品改性，研制出了SY油井緩蝕劑，室內(nèi)評價(jià)緩蝕率可達(dá)70%以上，腐蝕速率低于0.076mm／a。

2.1.1 合成用原料及試劑

有機(jī)酸，工業(yè)品，酸值190mgKOH／g；多乙烯多胺，工業(yè)品，純度＞90%；三氯化磷，工業(yè)品，純度≥99%；甲醛，工業(yè)品，含量＞36%；二甲苯，工業(yè)品，純度＞98%；乙醇，工業(yè)品，純度＞95%。

2.1.2 合成原理

合成原理系采用有機(jī)酸與多胺首先反應(yīng)生成酰胺，酰胺繼續(xù)與三氯化磷和甲醛進(jìn)行膦甲基化反應(yīng)得主劑，再經(jīng)復(fù)配及加溶即得產(chǎn)品。

2.1.3 SY緩蝕劑合成

1）分別將有機(jī)酸與多乙烯多胺、二甲苯等原料按比例加入帶回流分水器的三口燒瓶中，升溫回流進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后，蒸出溶劑。

2）按配比分別加入三氯化磷、甲醛、去離子水控制一定溫度進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后用30%的Ha-OH水溶液調(diào)整pH值到8，即得干劑。

3）干劑再用乙醇調(diào)整濃度至40%，得到SY油井緩蝕劑。

2.2 緩蝕劑效果評價(jià)

對室內(nèi)合成的緩蝕劑樣品，用自配污水進(jìn)行了大量緩蝕效果評價(jià)試驗(yàn)。評價(jià)方法主要采用靜態(tài)掛片試驗(yàn)。評價(jià)方法參照文獻(xiàn) ［2］，評價(jià)指標(biāo)參照文獻(xiàn) ［3］。

緩蝕劑的篩選原則：①用量少，保護(hù)效率高；②成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；③使用方便，易于加注，溶解性和分散性好；④毒性小，對環(huán)境污染少；⑤配伍性好，不會造成流體的起泡、乳化、沉淀、降解等，防腐性能與其他化學(xué)藥劑性能互不影響；⑥物理性能符合現(xiàn)場HSE特殊要求。

2.2.1 評價(jià)結(jié)果

室內(nèi)針對墾西部分高分散油水井開展緩蝕劑評價(jià)篩選，通過大量試驗(yàn)，結(jié)果表明，合成的SY緩蝕劑針對現(xiàn)場采出液具有較高的緩蝕率，在30mg／L加藥量的條件下，緩蝕率可以達(dá)到70%，腐蝕速率遠(yuǎn)小于0.076mm／a。部分試驗(yàn)結(jié)果見表3～5。

表3 K71-109井地層水緩蝕劑篩選評價(jià)結(jié)果

表4 K71-1配水間配注水緩蝕劑篩選評價(jià)結(jié)果

表5 其他井室內(nèi)緩蝕劑評價(jià) （SY緩蝕劑，60℃，加藥質(zhì)量濃度30mg／L）

2.2.2 加藥量設(shè)計(jì)

根據(jù)室內(nèi)評價(jià)結(jié)果，設(shè)計(jì)［4］緩蝕劑加藥質(zhì)量濃度30mg／L。緩蝕劑加注前，用溶劑將緩蝕劑稀釋3～5倍，使其黏度小于5mPa·s，若溶劑為水，應(yīng)注意加8～10mg／L的除氧劑。

1）緩蝕劑的預(yù)膜處理：首次加入30～50kg。

2）緩蝕劑的正常加注：按油井液量計(jì)算，加藥質(zhì)量濃度30mg／L用藥劑量，如冬季緩蝕劑稀釋后結(jié)冰，可采用套管周期性加注，按濃度、液量計(jì)算緩蝕劑用量，定期加入。

2.3 加藥裝置

SCY-3／10型變頻自動(dòng)加藥裝置由藥品箱、注藥泵、防盜控制箱組成。該裝置為可調(diào)式勻速井口加藥裝置，解決了藥量發(fā)揮不佳且維護(hù)費(fèi)用高的問題。其特征在于：箱體上部有加藥罐，加藥罐上下分別連通有放空閥、加藥口及置于箱體內(nèi)的閥、氣平衡管，而電磁閥連通計(jì)量觀察窗后連接電磁閥，在閥間并聯(lián)時(shí)，繼電器、管與電磁閥一同連通管道。電機(jī)電泵由變頻器集中控制達(dá)到自由控制，并且對設(shè)備穩(wěn)定勻速啟動(dòng)具有極高的穩(wěn)定性，對設(shè)備具極高的保護(hù)功能并實(shí)現(xiàn)充分節(jié)能。加藥藥量可根據(jù)需要量進(jìn)行任意調(diào)整的功能，實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)量加藥，藥力充分發(fā)揮；成本低廉，故障率低。

該設(shè)備達(dá)到相應(yīng)井場生產(chǎn)工藝所要求的防護(hù)、防爆等級標(biāo)準(zhǔn)。連續(xù)加注適應(yīng)范圍較為廣泛，缺點(diǎn)是管理較為困難，冬季攙水稀釋后易結(jié)冰。

2.4 現(xiàn)場應(yīng)用注意事項(xiàng)

緩蝕劑的方案確定后，形成嚴(yán)格生產(chǎn)管理制度，定時(shí)、定量、按要求加注緩蝕劑［5］。

1）做好每口井加注緩蝕劑和相應(yīng)緩蝕劑殘余濃度分析等原始記錄。

2）做好每次腐蝕事故的調(diào)查、原因分析和資料記錄。

3）把好選用緩蝕劑的質(zhì)量關(guān)，進(jìn)行定期和不定期的質(zhì)量檢驗(yàn)，定期取樣室內(nèi)檢測腐蝕速率，如緩蝕劑不適應(yīng)現(xiàn)場變化及時(shí)篩選調(diào)整。

4）注意緩蝕劑使用過程中的人身、設(shè)備等安全。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

井口套加緩蝕工藝自2010年8月開始在墾西油田油井及中一區(qū)下館陶組油井進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用。截止2011年12月，共實(shí)施6口井，見到明顯防腐效果，檢泵周期延長一倍以上，達(dá)到了190～480d，部分井繼續(xù)有效。具體結(jié)果見表6。

表6 現(xiàn)場應(yīng)用效果表

4 結(jié) 論

1）墾西油田油井腐蝕的主要原因是由礦化度、H2S和CO2共同作用造成的，其中既有地層水對油管的腐蝕，也有氣體對油管的腐蝕。

2）以有機(jī)酸、多胺、三氯化磷等為主要原料合成的SY緩蝕劑具有用量少、緩蝕效果好等優(yōu)點(diǎn)。其用量在30mg／L時(shí)，該緩蝕劑對富含H2S、CO2的含鹽油井污水緩蝕率可達(dá)70%以上，平均腐蝕速率低于0.076mm／a。

3）套管滴加緩蝕劑工藝經(jīng)墾西油田腐蝕嚴(yán)重的油井現(xiàn)場試驗(yàn)，檢泵周期均在6個(gè)月以上，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。

［1］舒福昌，賴燕玲，張煜.油田產(chǎn)出水的腐蝕及防護(hù)研究 ［J］.全面腐蝕控制，2007，21（5）：8～10.

［2］SY／T 5273-2000，油田采出水用緩蝕劑性能評價(jià)方法 ［S］.

［3］SY／T 6301-1997，油田采出水用緩蝕劑通用技術(shù)條件 ［S］.

［4］郭稚弧.緩蝕劑及其應(yīng)用 ［M］.武漢：華中工學(xué)院出版社，1987.44～46.

［5］萬里平，唐酞峰，孟英峰.長慶油田油井井筒腐蝕機(jī)理與防護(hù)措施 ［J］.石油與天然氣化工，2006，35（4）：311～313，325.

Reason of Corrosion and Its Control of Fault Block Kenxi K71

LI Ping（Author’s Address：Gudao Oil Production Plant，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257231，Shandong，China）

In consideration of the problems of corrosion of casing strings，pumps and surface pipe networks，short pump overhaul period and high operation cost in K71Fault Block of Kenxi Oilfield，pump overhaul period is short，the corrosion causes were analyzed，corrosion inhibitor and the its dosage were researched and developed.For oil wells with rich H2S and CO2，the corrosion inhibition rate is as high as 70%at dosage of 30mg／L.The static corrosion rate is less than 0.076mm／a，field application effect is remarkable.

oil well corrosion；cause of corrosion；corrosion speed；field application

TE358

A

1000-9752（2012）10-0137-04

2012-06-05

李平 （1964-），男，2009年大學(xué)畢業(yè)，博士，高級工程師，現(xiàn)主要從事油田生產(chǎn)及管理方面的工作。

［編輯］ 宋換新