CO2水气交替驱防腐技术研究

作者:未知

  摘 要:针对洲城油田油水井腐蚀现状,开展耐腐蚀选材、缓蚀剂性能评价、外加电流阴极保护等防腐技术研究,形成了一套可以满足CO2水气交替驱防腐要求的配套技术措施。
  关键词:水气交替驱;CO2;防腐
  洲城油田位于苏北盆地溱潼凹陷南部断阶带,为高渗正韵律、底部呈高水淹特征的油藏。油田单井日均产液48m3,单井日均产油1.05t,综合含水97.7%。为改善水驱开发效果、提高油田采收率,洲城油田开展CO2水气交替驱开发,形成3注8采的开发井网。
  1 腐蚀现状分析
  洲城油田油层埋深1667m~1816m,油层套管材质主要为N80,部分井为J55和P110。根据作业统计,63.6%的井存在腐蚀和结垢现象,主要原因分析为:①油井腐蚀速率随着原油含水的上升而加快;②注水井在CO2水气交替注入过程中腐蚀加快;③管柱结垢引起垢下腐蚀,加重腐蚀。
  2 开展防腐技术研究
  2.1 耐腐蚀选材
  选取D级抽油杆、N80油管、N80-3Cr作为评价材质,试片规格为50×10×3mm的长方体,利用洲城油田Es1油藏产出水作为评价介质,实验时间为72h。模拟不同含水、温度、压力、CO2含量的状况,得到不同材质的腐蚀速率曲线。实验结果显示,TP80NC-3Cr材质的钢材在不同实验条件下,腐蚀速率均低于另外两种材质,优选作为现场生产管柱。
  2.2 缓蚀剂性能评价
  实验采用3L高温高压FCZ磁力驱动反应釜进行,选取N80钢作为评价材质,试片规格为35mm×15mm×3mm的长方体,实验温度70℃,压力7MPa,纯CO2,流速为0.2m/s,实验周期为6天,利用洲城油田Es1油藏产出水作为评价介质。实验结果显示(见表1),N80钢在添加2种不同浓度的缓蚀剂后,缓蚀效率均超过90%,平均腐蚀速率满足现场需求。
  2.3 外加电流阴极保护技术分析
  井下管柱外加电流阴极保护技术的防腐工作原理是:地面电控制装置将井场交流电变为防腐所需的低压安全直流电,电源电子由负极流出,经绝缘井口装置导通到油管柱、抽油杆柱,经井下油套接触器流到套管,经套管回流到井口,同地面辅助阳极形成防腐电流回路。将井下套管、油管、抽油杆、抽油泵及井下工具所有金属件的电位,保证低于腐蚀电位、阻止其失去电子,防止腐蚀发生。
  外加电流阴极保护技术于2018年5月在洲城油田QK-11井應用,目前该井生产情况一切正常,免修期已经超过该井平均检泵周期。
  3 油水井防腐技术的应用
  3.1 采油井防腐技术的应用
  CO2水气交替驱采油井防腐技术主要应用在三方面。
  3.1.1 井下管杆结构及材质的选用
  泵上油管采用高密度聚乙烯(PE)内衬油管,可试验3Cr油管;抽油泵阀球、阀座等关键部件采用硬质合金,泵筒和柱塞喷焊镍基合金进行防腐处理;泵下添加牺牲阳极保护短节,起到抽油泵防腐的目的;抽油杆采用PE包覆抽油杆以及抗偏磨接箍;另外,管柱上可设置腐蚀挂片,对管柱腐蚀情况进行监测。
  3.1.2 油井缓蚀剂的使用
  根据油田实际情况,优选油井缓蚀剂。缓蚀剂使用前,对油井管柱进行预膜处理,预膜时间24h,预膜浓度为1000~1500mg/L。油井正常生产时,缓蚀剂添加浓度不低于200mg/L,可根据效果调整。
  3.1.3 外加电流阴极保护技术的应用
  外加电流阴极保护技术的井下管杆结构为:油管柱:插管采油桥塞+尾管(安装绝缘扶正器)+油管挂片检测短节+抽油泵+油管(每3根油管安装1个绝缘扶正器)+井口绝缘装置。抽油杆柱:活塞+抽油杆+杆管接触器+机杆绝缘装置+光杆。
  外加电流阴极保护技术地面设施主要包括:辅助阳极和地面电控装置。将电控装置阴极与油套管连接起来,调节电流电压,使井口及井下管柱电位低于腐蚀电位,即可实现井下管柱的防腐。
  3.2 交替注入井防腐技术
  CO2水气交替驱注入井防腐技术主要应用在两方面。另外,在地面和井下分别安装腐蚀挂片进行腐蚀监测。
  ①井下管杆结构及材质的选用。从套管保护方面考虑,采用插管注水桥塞。根据防腐材质的实验结果,选用3Cr-N80油管作为注入管柱;②环空保护液的使用。注入井使用的环空保护液有三类:缓蚀剂溶液、柴油和原油。从使用情况和可操作性来看,缓蚀剂优于原油和柴油,优先使用CO2专用缓蚀剂。
  4 结论
  ①CO2水气交替驱油井的防腐技术主要是三点:一是添加缓蚀剂进行防腐;二是外加电流阴极保护技术;三是使用N80-3Cr油管延缓油管腐蚀速度;②CO2水气交替驱注入井的防腐要点是使用N80-3Cr油管,环空用缓蚀剂溶液进行防腐,并且在水气交替前,连续注入缓蚀剂2~4天。
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