趙州橋油田油井腐蝕結(jié)垢治理實踐

崔延杰,偉娜 (中石油華北油田分公司采油工程研究院,河北任丘 062552)

張玉珍 (中石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院,河北任丘 062552)

吳澤美,孫玉民 (中石油華北油田分公司第五采油廠,河北辛集 052360)

趙州橋油田油井腐蝕結(jié)垢治理實踐

崔延杰,偉娜 (中石油華北油田分公司采油工程研究院,河北任丘 062552)

張玉珍 (中石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院,河北任丘 062552)

吳澤美,孫玉民 (中石油華北油田分公司第五采油廠,河北辛集 052360)

趙州橋油田是華北油田第五采油廠的一個主力油田,進入高含水開發(fā)期,油井腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象凸顯,嚴(yán)重制約正常生產(chǎn)。為此,采用分清主次矛盾,針對主要矛盾采取措施的思路,通過具體分析單井腐蝕原因和結(jié)垢原因,從實驗室和現(xiàn)場2個級別分別篩選藥劑配方,對以腐蝕為主的油井和以結(jié)垢為主的油井分別開展加藥治理。實施3年來,試驗井平均檢泵周期從159d延長到446d,取得良好的經(jīng)濟效益。

趙州橋油田;油井;腐蝕;結(jié)垢

趙州橋油田進入高含水開發(fā)期,平均含水接近80%,產(chǎn)出地層水礦化度在15000～50000mg/L,油井下泵深度1500～2000m,井筒腐蝕結(jié)垢嚴(yán)重,最短檢泵周期僅90d。通過逐井開展腐蝕結(jié)垢原因調(diào)查,按照一井一法的原則,采取針對性的措施,抑制桿、管、泵的腐蝕結(jié)垢,自2011年開展治理以來,試驗井檢泵周期顯著延長,有效提高了采油時率,降低了作業(yè)費用。

1 腐蝕結(jié)垢因素分析

通常情況下,原油對鋼材是不腐蝕的,當(dāng)產(chǎn)出液中含水上升后,各種腐蝕介質(zhì)溶于水,才會對鋼材產(chǎn)生腐蝕作用。結(jié)垢也是由于產(chǎn)出液物化條件的變化,導(dǎo)致離子平衡發(fā)生變化,使某些難溶鹽析出沉積的結(jié)果。從產(chǎn)出液的水性分析入手,探尋趙州橋油田油井腐蝕、結(jié)垢的原因,以5口井為例,油井產(chǎn)出水分析結(jié)果如表1所示。

表1 油井產(chǎn)出水分析結(jié)果

從分析表1中可以看出,水樣礦化度高,Cl-含量高,是典型高礦化度水型,同時含有一定濃度的CO2,含有較高的鐵離子,說明腐蝕嚴(yán)重。

為了分析腐蝕和結(jié)垢2種矛盾哪種是主要矛盾,對現(xiàn)場垢樣進行成分分析,分析結(jié)果如表2所示。從垢樣成分分析結(jié)果看,不同的井由于腐蝕、結(jié)垢影響因素不同其腐蝕結(jié)垢程度也不同。趙41-47井總鐵含量為30%以上,Ca2+、Mg2+含量5.51%～7.48%,說明趙41-47井腐蝕與結(jié)垢并存并且以腐蝕為主。趙57-12井Ca2+、Mg2+含量31.1%,其中Ca2+含量達(dá)24.2%,總鐵含量9.3%,說明存在腐蝕結(jié)垢并且以結(jié)垢為主。趙57-15井雖然總鐵含量21.3%,但垢樣酸溶解量僅35%,鐵占酸溶量的50%以上,Ca2+、Mg2+含量僅0.6%,說明趙57-15井主要是腐蝕。

表2 垢樣分析結(jié)果

1.1 腐蝕因素分析

從表1水質(zhì)分析數(shù)據(jù)看,油井產(chǎn)出水礦化度較高,在15000mg/L以上,并且含有一定濃度的CO2、,屬于金屬鋼材易腐蝕水型。油井產(chǎn)出液礦化度越高導(dǎo)電性越強,導(dǎo)電性越強,腐蝕就會越嚴(yán)重。油井產(chǎn)出水中都含有一定濃度的CO2,CO2溶于水中,可生成H2CO3,使水的p H值降低,從而形成強腐蝕介質(zhì)環(huán)境[1]。Cl-也是一種強烈的腐蝕介質(zhì),在油氣田采出液中,帶負(fù)電荷的Cl-基于電價平衡,它總是優(yōu)先吸附在鋼鐵的表面,因此Cl-的存在往往會阻礙保護性硫化鐵膜在鋼鐵表面的形成。由于Cl-的離子半徑較小,具有較強的穿透能力,它通過鋼鐵表面膜的細(xì)孔和缺陷滲入其膜內(nèi),使膜發(fā)生細(xì)微開裂,于是形成孔蝕核。由于Cl-的繼續(xù)滲入,和Fe3+結(jié)合后,水解生成H+和Cl-,Cl-又再移入與鐵結(jié)合,于是這一催化作用加速孔內(nèi)鐵的溶解導(dǎo)致孔蝕破壞,造成油管穿孔,抽油桿斷脫。從表1數(shù)據(jù)看,所有油井中Cl-含量大都在9000mg/L以上,約占總礦化度的50%,是重要腐蝕因素。

1.2 結(jié)垢因素分析

趙州橋油田油井結(jié)垢的主要成分是碳酸鈣,主要原因是產(chǎn)出水Ca2+、Mg2+含量高,生產(chǎn)過程中,產(chǎn)出液在通過井眼附近的地層時減壓,這種不可避免的壓力下降導(dǎo)致CO2分壓下降,水中CO2易逸出,水中的Ca2+、和之間的平衡被打破,生成碳酸鈣結(jié)晶,由于離子含量遠(yuǎn)大于碳酸鈣溶度積,使得結(jié)晶不斷析出。另外當(dāng)腐蝕嚴(yán)重時,鐵腐蝕的產(chǎn)物如FexSy、FeCO3、Fe(OH)2也是重要的沉淀產(chǎn)物,當(dāng)這些沉淀物遇到管壁粗糙、突起或者死角時結(jié)晶不斷積聚形成大塊垢物。

2 藥劑篩選

根據(jù)各井的特點,選取咪唑啉、有機膦酸、聚羧酸、含磺酸鹽共聚物等復(fù)配而成,對腐蝕嚴(yán)重的井以咪唑啉類緩蝕組分為主,對結(jié)垢嚴(yán)重的井以有機膦酸等螯合劑為主,配制出系列緩蝕阻垢劑[2]。室內(nèi)試驗使用濃度在100mg/L時,阻垢率在90%以上,緩蝕率在80%以上,試驗結(jié)果如表3所示。

表3 緩蝕、阻垢試驗數(shù)據(jù)

3 現(xiàn)場試驗

3.1 加藥方式

根據(jù)現(xiàn)場實際情況,采用油套環(huán)空間歇注入的加藥方式。對于無套管氣的油井用加藥漏斗直接加入,對于有套壓油井利用加藥泵或加藥平衡罐實施帶壓加藥[3]。

3.2 加藥制度

根據(jù)室內(nèi)試驗及油井生產(chǎn)情況,確定加藥周期為7d,加藥濃度定為100mg/L,根據(jù)各井產(chǎn)液量的不同,每次加藥25～50kg。

3.3 加藥效果分析

自2011年采取加藥治理腐蝕結(jié)垢以來,油井腐蝕結(jié)垢得到抑制,因抽油桿腐蝕斷、油管腐蝕穿孔、垢堵泵導(dǎo)致的作業(yè)井次下降了86%,治理前后檢泵周期變化如表4所示。

表4 加藥前后檢泵周期變化對比

4 結(jié)論

1)通過對油井具體情況具體分析,篩選合適的藥劑,成功解決了趙州橋油田油井腐蝕結(jié)垢的問題,單井檢泵周期顯著延長。

2)在現(xiàn)場加藥過程中針對油井動液面普遍偏低,藥劑在桿管表面吸附多的情況,加藥時用200kg的清水沖洗,提高藥劑使用效率。

3)對一些同時存在偏磨、出砂的油井,采用內(nèi)襯油管、防砂泵等配套技術(shù)綜合治理,只有通盤考慮油井生產(chǎn)狀況,優(yōu)化井筒設(shè)計,才能最終達(dá)到延長油井免修期、提高開發(fā)效益的目的。

[1]明強,劉丹丹,郭慶時,等.聚天冬氨酸的改性及緩蝕阻垢性能研究進展[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2011,8(1):118-121.

[2]付亞榮,付麗霞,付立欣,等.荊邱油田油井緩蝕阻垢劑的篩選[J].腐蝕與防護,2010,31(10):803-806.

[3]紀(jì)艷娟,王志明,曹愛華,等.安徽采油廠油井腐蝕結(jié)垢分析及對策[J].石油化工應(yīng)用,2010,29(2-3):122-125.

[編輯]洪云飛

TE357.6

A

1673-1409(2014)26-0113-03

2014-03-12

崔延杰(1972-),女,工程師,現(xiàn)主要從事油田化學(xué)方面的研究工作。