油水井腐蝕結(jié)垢問題探討

陸衛(wèi)東

（克拉瑪依三盛有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

油水井腐蝕結(jié)垢問題探討

陸衛(wèi)東*

（克拉瑪依三盛有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

介紹油水井腐蝕結(jié)垢情況，分析形成的原因，找出腐蝕結(jié)垢的因素，提出緩蝕阻垢的解決技術(shù)，為減小腐蝕結(jié)垢問題提供依據(jù)，從而降低成本，提高效益。

腐蝕結(jié)垢；結(jié)垢原因；損害；采取措施

隨著油田開采程度加大，注水量升高，采出液綜合含水上升，油水井的結(jié)垢腐蝕問題一直困擾著油田的正常生產(chǎn),各種原因引起的井下桿、管腐蝕結(jié)垢問題也日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致油田井下作業(yè)工作量不斷增加，桿、管更換數(shù)量增大，不僅成本增加還影響了產(chǎn)量。

1 油田油水井腐蝕結(jié)垢現(xiàn)狀

1.1 油水井的腐蝕結(jié)垢特點

腐蝕與結(jié)垢是油水井普遍存在的現(xiàn)象，從腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物分析來看，腐蝕、結(jié)垢同時發(fā)生，腐蝕產(chǎn)物占主導(dǎo)的井較多。從停產(chǎn)檢泵的直接原因來看，腐蝕誘因與結(jié)垢誘因相差不大。

1.2 腐蝕結(jié)垢對油水井的損害

油井的腐蝕表現(xiàn)為油管、抽油桿泵及附件機(jī)具的腐蝕。比如油管的絲扣腐蝕,油管腐蝕漏，抽油桿偏磨條件下油管腐蝕漏，抽油桿接箍在偏磨作用下腐蝕，抽油桿腐蝕斷等，還有抽油泵活塞常有腐蝕斷現(xiàn)象，固定凡爾或移動凡爾腐蝕、閥座腐蝕造成泵坐封不嚴(yán)導(dǎo)致泵效低或不能正常工作。

注水井腐蝕結(jié)垢表現(xiàn)為油管腐蝕穿孔和注水水嘴腐蝕結(jié)垢普遍。注水井的腐蝕穿孔造成注入水漏失，漏失的水進(jìn)入油套環(huán)空，在油套環(huán)空間環(huán)境里使油套環(huán)空水質(zhì)惡化，加速套損時間或造成油管從外壁腐蝕，加速油管的毀壞，甚至造成井下事故；如果分注結(jié)構(gòu)腐蝕結(jié)垢則會影響分層注水效果，不能按要求分層配注。注水井油管結(jié)垢隨井的加深逐漸變厚，井深的增加，溫度壓力升高，腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物在管壁附著堆積，嚴(yán)重地影響了流體流動的有效截面積，增加了注水壓力，如果垢渣掉落則會引起垢卡水嘴維修，影響油田的正常生產(chǎn)。

2 油井腐蝕結(jié)垢原因探討

油、水井的腐蝕、結(jié)垢機(jī)理多樣，常見的腐蝕、結(jié)垢種類有：CO2腐蝕、H2S腐蝕、硫酸鹽還原菌（SRB）引起的腐蝕、溶解氧腐蝕；常見的結(jié)垢類型為碳酸鹽型和硫酸鹽型，還有腐蝕沉淀物和有機(jī)垢物等。

2.1 油水井腐蝕因素

通過油水井腐蝕結(jié)垢機(jī)理的深入全面認(rèn)識，了解各種腐蝕結(jié)垢機(jī)理、影響因素、表現(xiàn)特征及腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物，更有利于油田腐蝕結(jié)垢原因的分析和研究，具有指導(dǎo)性的意義。

（1）CO2的腐蝕。地層深處水中有時含有大量的CO2，由于油井內(nèi)井底壓力比較大，CO2在游離水中的溶解度也較高，當(dāng)水中有游離的CO2時，水呈現(xiàn)酸性反應(yīng)：CO2+H2O→H++HCO-3由于水中H+的離子量增加，就會產(chǎn)生氫去極化腐蝕?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，油管的CO2腐蝕應(yīng)以局部腐蝕特性來定義和預(yù)測，因為油管的壽命常因穿孔、斷裂而終止，這時油管的均勻減薄并不嚴(yán)重。

（2）H2S的腐蝕。含硫油田中與油共生的水往往含有H2S。干燥的硫化氫與二氧化碳一樣都不具有腐蝕性，溶解在水中的硫化氫具有很強(qiáng)的腐蝕性。

（3）硫酸鹽還原菌（SRB）的作用。SRB的存在繁殖可以使系統(tǒng)硫化氫含量增加。當(dāng)開采環(huán)境有利于細(xì)菌生長時，這些菌種就會大量繁殖。在這些菌種的影響中以SRB腐蝕最具代表性。含有硫酸鹽還原菌（SRB）和有黑色的硫化亞鐵（FeS）沉淀產(chǎn)生，沉淀物與其它垢物結(jié)合常附著于泵筒和管壁上，使其與管壁之間形成更適合于SRB生長的封閉區(qū)，進(jìn)一步加劇井筒管壁的腐蝕，在管壁形成嚴(yán)重的坑蝕或局部腐蝕。

（4）溶解氧腐蝕。油層采出水中和注入水中如果含少量的溶解氧可引起溶解氧腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物主要為Fe2O3，或針鐵礦FeO（OH）。

2.2 油水井結(jié)垢因素

垢型主要包括碳酸鹽垢、硫酸鹽垢及含鐵化合物的混合物等。具體的成分主要包括：CaCO3、MgCO3、CaSO4、BaSO4、FeS、Mg（OH）2、SiO2、NaCl、Fe2O3、Fe（OH）3等。水中的鹽含量越大，通常就能增大垢的溶解度，這是一種鹽效應(yīng)。壓力的影響：碳酸鈣的溶解度隨溫度的升高和壓力的降低而減少，而后者的影響尤為重要。因為它在系統(tǒng)的任何部位，壓力降低都可能產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)垢沉淀。pH的影響：降低pH使溶解度增大，減弱成垢傾向，這種作用對碳酸鈣垢的影響明顯，對硫酸鈣次之，對硫酸鋇影響很??；弱堿性條件下，成垢趨勢加強(qiáng)，成垢離子更容易結(jié)垢沉積。此因素可以調(diào)節(jié)。

2.3 腐蝕結(jié)垢的相互作用

油水井中的腐蝕結(jié)垢問題通常相伴發(fā)生，腐蝕與結(jié)垢相互促進(jìn)和加強(qiáng)，主要表現(xiàn)在下面2個方面：

（1）垢下腐蝕。油水井結(jié)垢易造成垢下腐蝕，則會進(jìn)一步加速金屬的腐蝕速度。原因有3個：其一，垢的存在容易引起各種形式的濃差電池腐蝕，垢下金屬成為相對的陽極而遭受腐蝕。其二，在垢下相對貧氧，有利于SRB的生長繁殖，造成細(xì)菌腐蝕。其三，垢的成分既有各種沉積物又有腐蝕產(chǎn)物，且腐蝕產(chǎn)物的電位比鋼鐵正成為陰極，而鋼鐵為陽極受到腐蝕。

（2）腐蝕加速結(jié)垢。隨著開采或注水時間延長，腐蝕在油管表面防腐涂層被破壞或薄弱的地方開始腐蝕，油管腐蝕性加重，腐蝕出凹坑使油管壁面粗糙，且腐蝕產(chǎn)物參與成垢，這就更有利于結(jié)垢物晶體的附著沉積，促進(jìn)了油管結(jié)垢，結(jié)垢速度增大。

3 油水井緩蝕阻垢相關(guān)技術(shù)

3.1 投加固體緩釋型防腐阻垢劑

其原理時緩蝕阻垢劑融入固體骨架里，充當(dāng)載體的固體骨架可在井下降解，釋放出緩蝕阻垢藥劑，通過減慢腐蝕的陰極過程，結(jié)垢的晶格歧變、分散增容、螯合等作用起到緩蝕阻垢的作用。優(yōu)點是加藥方便，檢泵時有井口根據(jù)腐蝕結(jié)垢情況加入一定量的防腐阻垢塊；缺點是加藥量不足再檢泵才可以補(bǔ)充，缺少井口擠注藥劑和手段。

3.2 AOC系列桿泵

技術(shù)特點：AOC系列桿泵合金材質(zhì)耐高溫150℃，耐磨，抗腐蝕，泵具有刮垢裝置、沉砂通道，適用于腐蝕結(jié)垢、出砂油井。

3.3 三層復(fù)合涂渡油管及油管短節(jié)

三層復(fù)合涂鍍，是把金屬材料與有機(jī)高分子材料以化學(xué)鍵方式聯(lián)接成一體的涂層技術(shù)。其優(yōu)點是防腐防垢性能明顯優(yōu)于鎳磷鍍油管及其它涂層油管。缺點是油管與接箍涂層不均勻，需要改進(jìn)。

3.4 套管環(huán)空保護(hù)液

在油套環(huán)形空間注入保護(hù)液SJHK，對水井施行定期加藥。在加藥量為環(huán)空液量的1%時，緩蝕率可達(dá)95.5%，對油套環(huán)空有效保護(hù)，保護(hù)套管的同時，還減緩油管從外壁腐蝕破壞的速度。具有簡易高效的技術(shù)特點，油井也有應(yīng)用。

3.5 油管陰極保護(hù)器

技術(shù)特點：采用耐腐蝕的金屬替代被腐蝕的金屬成為陽極，被保護(hù)金屬成為陰極，不被腐蝕，從而保護(hù)管材。

4 結(jié)論與建議

采取合理有用的措施降低各種腐蝕結(jié)垢因素，如嚴(yán)格注入水水質(zhì)控制，油井加藥及時、合適。H2S濃度較高，且腐蝕情況嚴(yán)重，在固體緩蝕阻垢劑效果不足時，可以采用能降低H2S濃度的洗井液，定期洗井，以降低H2S的含量，減小腐蝕。

建議建立一個油井腐蝕結(jié)垢趨勢預(yù)測系統(tǒng)，可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果提前加藥或采取其它措施；目前采用投加固體藥劑抑制井下腐蝕結(jié)垢存在只能在檢泵時投入，投入的固防藥劑釋放完畢后，缺乏監(jiān)測、補(bǔ)加手段，建議引進(jìn)井口擠注化學(xué)藥劑的加藥方式，作為固體防腐棒、防垢塊防腐防垢的補(bǔ)充，以便獲得更好的腐蝕、結(jié)垢控制效果。

延長了油水井的檢泵維修周期就是節(jié)約了成本，提高了油田的經(jīng)濟(jì)效益，但是油水井的檢泵、維修誘因復(fù)雜多樣，腐蝕、結(jié)垢問題和出砂、結(jié)蠟、交變應(yīng)力、偏磨作用、氣體影響等都是可能的檢泵誘因，所以，要綜合提高各種可能導(dǎo)致檢泵因素的檢泵周期，才可有效地延長井的檢泵周期，從而節(jié)約成本，提高效益。

[1]王杰祥.油水井增產(chǎn)增注技術(shù)[R].中國石油大學(xué),2006.

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[3] 史寶光，孫寶京.氮化防腐油管在注水井中的應(yīng)用[J].鉆井工藝，2004（02）.

[4] 尹先清，伍家忠，王正良.油田注入水碳酸鈣結(jié)垢機(jī)理分析與結(jié)垢預(yù)測[J].石油勘探與開發(fā)，2002（03）.

TE988.2

A

1004-5716（2015）02-0051-02

2014-03-10

陸衛(wèi)東（1973-），男（漢族），新疆克拉瑪依人，助理工程師，現(xiàn)從事石油工程技術(shù)工作。