CO2水气交替驱防腐技术研究

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　　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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