鐮刀灣油藏井筒綜合治理研究

柳桂永

【摘 要】鐮刀灣油藏已開發(fā)20余年，綜合含水93.9%，油井腐蝕、管柱偏磨等井筒故障成為制約油井生產(chǎn)的主要矛盾。井筒復(fù)雜化導(dǎo)致井筒治理難度增大，修井頻次上升，給油田生產(chǎn)運(yùn)行成本造成極大壓力。論文主要分析鐮刀灣油藏歷年井筒治理效果分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出有效治理措施。

【Abstract】Liandao Bay Reservoir has been developed for more than 20 years， with water cut of 93.9%. Wellbore faults such as corrosion of oil wells and eccentric wear of tubing strings have become the main contradictions restricting oil wells production. The complexity of wellbore leads to the difficulty of wellbore treatment and the increase of workover frequency， which causes great pressure on the production and operation cost of oilfield. This paper mainly analyzes the wellbore treatment effect of Liandao Bay Reservoir over the years， summarizes the experience， and puts forward effective control measures.

【關(guān)鍵詞】腐蝕;管柱偏磨;井筒治理

【Keywords】corrosion; eccentric wear of tubing strings; treatment of wellbore

【中圖分類號(hào)】TE358 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）02-0044-03

1 概況

1.1 開發(fā)現(xiàn)狀

鐮刀灣油藏自1998年開始滾動(dòng)開發(fā)，已開發(fā)20余年。目前共有油井167口，井口日產(chǎn)液水平1162m³，日產(chǎn)油61.3t，綜合含水94.7%。

1.2 井筒現(xiàn)狀

隨著油藏開發(fā)的不斷深入，鐮刀灣油藏已經(jīng)進(jìn)入特高含水開發(fā)階段，受油管桿服役年限長，油井高液量、腐蝕強(qiáng)度大、偏磨嚴(yán)重、結(jié)垢、結(jié)蠟等多重影響，井筒現(xiàn)狀日趨復(fù)雜，井筒狀況如下。

1.2.1 油管桿服役年限長

根據(jù)管桿服役年限統(tǒng)計(jì)情況，在用油管服役年限超過5年的數(shù)量為5.7萬米，是目前鐮刀灣井筒問題頻繁的原因之一。

1.2.2 井筒結(jié)蠟結(jié)垢情況

鐮刀灣油藏高液量、高含水，井筒結(jié)蠟結(jié)垢井相對(duì)較少，目前統(tǒng)計(jì)結(jié)蠟油井?dāng)?shù)20口，結(jié)蠟程度輕微，能夠通過加清防蠟劑，管線熱洗防治結(jié)蠟。

1.2.3 井筒腐蝕及偏磨情況

井筒腐蝕及偏磨是鐮刀灣普遍存在的問題，其嚴(yán)重制約著油井的免修期。2018年鐮刀灣油井故障性維護(hù)作業(yè)102井次，由于腐蝕偏磨導(dǎo)致抽油泵上凡爾罩?jǐn)?，抽油桿斷，油管腐蝕穿孔、絲扣偏磨漏失、油管磨損裂縫等故障性維護(hù)作業(yè)87井，占總故障性維護(hù)作業(yè)的85.3%。

2 鐮刀灣油藏井筒主要矛盾剖析

2.1 鐮刀灣油藏腐蝕問題剖析

鐮刀灣油藏采出水對(duì)桿管的腐蝕問題極為嚴(yán)峻，根據(jù)現(xiàn)場分析，對(duì)油管桿的腐蝕既有點(diǎn)蝕也包含大面積的均勻腐蝕。通過對(duì)鐮刀灣油井采出水水樣結(jié)果分析（見表1）和硫酸鹽還原菌測試得出，采出水總礦化度為25000～60000mg/L，長2油藏采出水硫酸鹽還原菌數(shù)量為100個(gè)/ml，同時(shí)部分油井采出水中含溶解氧，目前油藏腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕及硫酸鹽還原菌引起的酸性氣體腐蝕。

2.1.1 硫酸鹽還原菌（SRB）的腐蝕

硫酸鹽還原菌主要起腐蝕催化作用，將油井中的SO42-還原成S2-，起到陰極去極化作用而使抽油桿腐蝕[1]。一方面產(chǎn)生S2-的易形成硫化物沉淀，加速抽油桿的腐蝕，其腐蝕總反應(yīng)為：。一方面產(chǎn)生S2-與H+反應(yīng)生成H2S，H2S具有很強(qiáng)的腐蝕性，其腐蝕在沒有任何征兆的情況下，在短時(shí)間突然發(fā)生。

2.1.2 礦化度的電化學(xué)腐蝕的影響

礦化度是引起電化學(xué)腐蝕的一個(gè)重要條件，隨著礦化度的增大，溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，腐蝕速率加快，同時(shí)溶液中Cl-濃度的上升會(huì)加速微觀電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。溶液中氧氣的濃度會(huì)加快電化學(xué)腐蝕[2]。目前，鐮刀灣油藏礦化度較高，同時(shí)Cl-濃度含量高達(dá)18000～30000mg/L。

2.2 油管桿偏磨原因分析

油田開發(fā)過程中，抽油機(jī)井的油管桿偏磨問題是普遍存在的，而造成偏磨的原因有很多，下面是鐮刀灣油井油管桿偏磨的幾種原因。

2.2.1 井身結(jié)構(gòu)對(duì)油管桿的彎曲偏磨

目前，鐮刀灣的井身結(jié)構(gòu)并非直線，油層套管存在一定程度的螺旋彎曲，油管隨套管一起彎曲，下入抽油桿將會(huì)和油管產(chǎn)生摩擦。對(duì)于斜井而言，在造斜點(diǎn)的一定范圍內(nèi)油管是彎曲的，而抽油泵一般位于造斜點(diǎn)以下，泵上油管隨套管一起彎曲，導(dǎo)致油管桿之間產(chǎn)生摩擦，造成偏磨。同時(shí)，井斜、“狗腿”等因素會(huì)導(dǎo)致井筒內(nèi)油管偏移，而油管內(nèi)的抽油桿由于受到重力影響，將會(huì)導(dǎo)致管桿磨損[3]。井身結(jié)構(gòu)造成的偏磨目前是鐮刀灣油管桿偏磨的主要原因。

2.2.2 管桿彈性變形造成彎曲

抽油機(jī)在運(yùn)行過程中，抽油桿柱在交變載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。上沖程時(shí)，液柱載荷由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿上，中和點(diǎn)以下的這一段油管因卸載而發(fā)生彈性收縮產(chǎn)生螺旋彎曲，造成抽油桿、油管相互接觸摩擦。下沖程時(shí)，液柱載荷由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管上，抽油桿卸載發(fā)生彈性收縮產(chǎn)生螺旋彎曲，還將受到柱塞與泵筒間摩擦阻力及液流通過柱塞產(chǎn)生的阻力和井液對(duì)抽油桿的浮力，因此，抽油桿柱下部容易發(fā)生失穩(wěn)彎曲，造成桿、管相互接觸摩擦形成偏磨，這種相互接觸造成的偏磨隨沖次增加而增加[4]。

3 井筒治理效果分析及下步治理方向

3.1 井筒腐蝕治理效果分析

結(jié)合鐮刀灣油藏腐蝕類型分析，針對(duì)硫酸鹽還原菌（SRB）濃度高，酸性氣體引起的電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重，自2016年開始從井筒添加緩蝕劑（主要成分咪唑啉）進(jìn)行防腐工作，2018年添加緩蝕劑油井69口。2016-2018年連續(xù)添加緩蝕劑對(duì)比井27口，油井檢泵周期由155天上升至目前的476天，檢泵次數(shù)由84次下降至14井次，油管桿更換數(shù)量下降明顯，緩蝕劑防腐蝕效果明顯。

3.2 油管桿偏磨治理

3.2.1 配套高分子內(nèi)襯油管

由于油管桿腐蝕影響，油管桿偏磨面變得粗糙，增大了油管桿之間的摩擦系數(shù)，加劇油管桿偏磨，針對(duì)這種現(xiàn)象，鐮刀灣開始在油井偏磨嚴(yán)重段，配套高分子內(nèi)襯油管，由于內(nèi)襯為高分子聚合物，具有極高的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，在防腐的同時(shí)，其表面光滑，大大減少了油管桿之間的摩擦阻力，達(dá)到延緩偏磨的效果，從而增加油管桿使用壽命。鐮刀灣油田從2016年開始配套高分子內(nèi)襯油管26口，累計(jì)配套油管459根。配套后效果顯著，修井頻次下降，檢泵周期由之前的147天延長至374天。

3.2.2 更換抽油機(jī)，提沖程降沖次

鐮刀灣油藏高液量，生產(chǎn)參數(shù)較大，增大了油管桿之間的摩擦頻率，按照“長沖程，低沖次”的原則，組織更換長沖程抽油機(jī)，減少抽油管桿的疲勞磨損及偏磨。截止2018年，共更換抽油機(jī)25臺(tái)，更換后油井維護(hù)性頻次4.8次/年下降至1.7次/年，平均檢泵周期由126天上升至376天，治理效果很好。

3.3 高頻井治理效果

鐮刀灣油藏2016年對(duì)29口高頻井進(jìn)行治理，通過配套高分子內(nèi)存油管、更換抽油機(jī)沖次、添加緩蝕劑等手段，高頻井檢泵次數(shù)由2016年全年104井下降到2018年全年29次，檢泵周期由112天延長至397天，治理效果顯著。

3.4下步治理方向

通過加藥防腐蝕、配套高分子、降沖次防偏磨等手段雖然取得了一定效果，但是目前鐮刀灣油藏腐蝕與偏磨仍然嚴(yán)重，應(yīng)從以下幾點(diǎn)繼續(xù)加強(qiáng)防腐蝕、防偏磨治理[5]：

①優(yōu)選抗硫化氫腐蝕的緩蝕劑，尋找合理加藥濃度，繼續(xù)開展井筒加藥工作;

②針對(duì)電解質(zhì)濃度高、注入水氧氣含量高導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重的問題，建議對(duì)注入水投加阻氧劑，減緩腐蝕;

③通過新增防腐蝕的多元鎢合金抽油桿，優(yōu)選材料進(jìn)行防腐蝕;

④繼續(xù)擴(kuò)大高分子內(nèi)襯油管在偏磨井的配套數(shù)量;

⑤根據(jù)現(xiàn)場偏磨情況，結(jié)合井斜數(shù)據(jù)在偏磨嚴(yán)重及“狗腿度”大于2°井段，加密添加扶正器;

⑥繼續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，在保證液量足夠的前提下，降沖次。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

①通過對(duì)鐮刀灣油田腐蝕原因及機(jī)理的分析，明確了油井腐蝕主要是由于硫酸鹽還原菌催化下的硫化氫腐蝕，在高氧氣濃度、高礦化度、高氯離子濃度下的發(fā)生強(qiáng)電化學(xué)腐蝕，下步主要結(jié)合腐蝕機(jī)理，優(yōu)選防腐蝕藥劑，確保能夠更有效徹底地解決鐮刀灣井筒腐蝕的難題;

②油井的腐蝕與油管桿偏磨是鐮刀灣油藏井筒故障的主要原因;

③通過井筒添加緩蝕劑（含咪唑啉）對(duì)鐮刀灣油藏油井的防腐蝕的效果很好;

④更換抽油機(jī)降沖次、配套高分子內(nèi)襯油管防偏磨起到積極作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉鵬剛，蒲萬芬，倪積慧.南梁油田油井腐蝕原因分析與防護(hù)措施[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2015，27（03）：283-287.

【2】于煥朝.薛岔作業(yè)區(qū)長6油藏井筒綜合治理研究[C]//第十四屆寧夏青年科學(xué)家論壇石化專題論壇論文集，2018.

【3】張安德，李鵬，肖月杰，等.抽油機(jī)偏磨井桿柱受力及偏磨原因的探討[J].石油鉆探技術(shù)，2004（06）：38-40.

【4】梁躍東，任剛，朱君，等.抽油機(jī)井偏磨防治技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2003（02）：76-78+92.

【5】石明星.麻黃山南采油作業(yè)區(qū)高頻井的治理思路與對(duì)策研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2017，37（02）：33-34.