耿紅江,陳洪杰,杜彥敏,汪沈陽(yáng),周 杰

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮陽(yáng) 457000)

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達(dá)爾其油田油井摩蝕與防治措施

耿紅江,陳洪杰,杜彥敏,汪沈陽(yáng),周 杰

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮陽(yáng) 457000)

達(dá)爾其油田達(dá)14和達(dá)33區(qū)塊油井發(fā)現(xiàn)偏摩和腐蝕現(xiàn)象，腐蝕因素包括pH值、氯離子、硫酸鹽還原菌和總鐵含量等.實(shí)驗(yàn)表明，油井的平均腐蝕速率為0.1 mm/a，腐蝕產(chǎn)物包括鈣鐵氧化物Ca4Fe9O17和碳酸鹽Mg3Ca(CO3)4等，對(duì)偏摩和腐蝕的相互作用機(jī)理進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在油井中管桿腐蝕和磨損之間相互促進(jìn)，針對(duì)以上情況提出加注殺菌劑和緩蝕劑、井斜段抽油桿使用雙向保護(hù)接箍等針對(duì)摩蝕的防治措施，SRB由104個(gè)/mL降至10個(gè)/mL，平均腐蝕速率也下降到0.045 mm/a，達(dá)14區(qū)塊的平均檢泵周期從原來的平均216 d延長(zhǎng)到478 d，延長(zhǎng)一倍以上。

達(dá)爾其油田 油井 摩蝕 殺菌劑

目前，達(dá)爾其油田定向井和水平井占開采油井的80%以上，開發(fā)初期以后所鉆油井全部為定向井或水平井，隨著注水開發(fā)各油井產(chǎn)液含水逐步上升，平均含水85%以上，油井的偏摩和腐蝕變得十分嚴(yán)重，如達(dá)14區(qū)塊，定向井的平均檢泵周期為153 d，直井的平均檢泵周期為221 d，檢泵原因主要是油管磨透。為了延長(zhǎng)偏摩油井的檢泵周期，必須分析油井產(chǎn)出液腐蝕性和井斜等因素對(duì)管桿的摩蝕作用，以及腐蝕與偏摩之間的相互影響，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)措施，減緩管桿偏摩腐蝕。

1 產(chǎn)出液腐蝕性分析

分別取達(dá)14區(qū)塊和達(dá)33區(qū)塊幾口腐蝕較嚴(yán)重的油井產(chǎn)出液進(jìn)行水質(zhì)分析，結(jié)果見表1。

從水質(zhì)分析結(jié)果來看，水質(zhì)pH值均呈弱酸性，氯離子質(zhì)量濃度為70 000～ 90 000 mg/L，存在一定的點(diǎn)蝕風(fēng)險(xiǎn)，硫酸鹽還原菌(SRB)含量較高，存在硫腐蝕的危害，鐵離子含量也較高，表明管柱存在一定的腐蝕性。

對(duì)產(chǎn)出液水質(zhì)進(jìn)行腐蝕性模擬評(píng)價(jià)試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：溫度40 ℃，時(shí)間7 d，壓力12 MPa，攪拌轉(zhuǎn)速為800 r/s(合4.0 m/s)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2腐蝕速率試驗(yàn)結(jié)果來看，達(dá)14和達(dá)33區(qū)塊部分油井的平均腐蝕速率為0.1 mm/a，腐蝕較嚴(yán)重，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況看，大多數(shù)油井抽油桿存在偏摩現(xiàn)象，實(shí)際腐蝕要更嚴(yán)重。

表1 達(dá)爾其油田部分油井產(chǎn)出液水質(zhì)分析結(jié)果

2 腐蝕產(chǎn)物分析

對(duì)達(dá)16-6井水樣試驗(yàn)后腐蝕掛片腐蝕形貌見圖1～圖2和產(chǎn)物分析見圖3～圖4。

表2 達(dá)爾其油田部分油井產(chǎn)出液腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

圖1 腐蝕掛片處理后形貌

圖2 掛片表面掃描電鏡照片

圖3 掛片表面能譜圖

圖4 掛片表面X-射線衍射圖

從圖1可以看出，腐蝕掛片宏觀形貌上沒有大的坑蝕點(diǎn)，表面基本均勻，但從圖2微觀形貌來看，掛片表面存在直徑0.5～1 mm的坑蝕和直徑約0.1 mm的點(diǎn)蝕。從掛片表面的能譜圖和X-射線衍射圖譜來看，F(xiàn)e,Ca,Mg和O等元素，對(duì)應(yīng)于鈣鐵氧化物Ca4Fe9O17和碳酸鹽Mg3Ca(CO3)4，Cl,Ba和S等元素在圖4中沒有表現(xiàn)出來，Cl元素可能對(duì)應(yīng)于點(diǎn)蝕坑內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物，Ba元素對(duì)應(yīng)于表面沉積的鋇鹽，S元素對(duì)應(yīng)于SRB產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物。

3 偏摩和腐蝕的相互作用機(jī)理分析

首先偏磨腐蝕與含水有關(guān)，隨著產(chǎn)出液含水升高，發(fā)生油水轉(zhuǎn)相，水成為連續(xù)相，從而啟動(dòng)管桿的電化學(xué)腐蝕，同時(shí)管桿摩擦面也失去油膜潤(rùn)滑而加劇磨損，因此含水率是油井腐蝕與偏磨的決定因素，但是含水上升是油井開采過程中不可避免的。

其次是腐蝕與磨損的交互作用，在定向井中腐蝕與偏磨的相互促進(jìn)作用十分明顯.單純腐蝕時(shí)，腐蝕層形成產(chǎn)物膜會(huì)一定程度減緩腐蝕進(jìn)程，而單純磨損時(shí)，摩擦加工硬化層也會(huì)一定程度減緩磨損進(jìn)程.因此單純的腐蝕和偏磨具備一定的自限性，但是在腐蝕磨損中自限性被相互打破，腐蝕去除磨損造成的加工硬化層，而磨損則去除腐蝕產(chǎn)生的產(chǎn)物膜[1]。

根據(jù)上述分析，在油井中管桿腐蝕和磨損之間相互促進(jìn)，控制任何一方都會(huì)有效遏制另一方，尤其是減緩腐蝕將起到事半功倍的作用。可以通過改變腐蝕材料和腐蝕環(huán)境來控制腐蝕，一是改善管桿材質(zhì)； 二是投加化學(xué)藥劑降低產(chǎn)出液腐蝕性：采用沖擊方式投加殺菌劑，控制井筒內(nèi)SRB，減緩細(xì)菌腐蝕；連續(xù)投加油井緩蝕劑，在磨損面維持連續(xù)藥膜，起到緩蝕作用。

4 摩蝕的防治及效果

為了解決白音查干油田油井腐蝕偏摩問題，根據(jù)上述分析，對(duì)全油田存在腐蝕偏摩的油井進(jìn)行了系統(tǒng)防治。在減緩腐蝕方面，針對(duì)達(dá)14和達(dá)33區(qū)塊SRB惡性繁殖引起的管桿腐蝕問題，通過取樣做細(xì)菌敏感實(shí)驗(yàn)選擇了合適的殺菌劑，并對(duì)全區(qū)塊油井編制了控制SRB的加藥方案：投加方式采用沖擊-維持模式，初次大劑量投加殺菌劑(每口井200 kg)，用水泥車向油套環(huán)空注入稀釋后的殺菌劑，殺滅井筒及近井地層的大部分SRB，然后用小劑量殺菌劑(每口井每15 d加10 kg)控制SRB繁殖。通過投加殺菌劑，區(qū)塊SRB計(jì)數(shù)從104個(gè)/mL下降到10個(gè)/mL，有效控制了SRB，產(chǎn)出水水質(zhì)明顯改善。同時(shí)優(yōu)選了現(xiàn)場(chǎng)加注緩蝕劑，平均腐蝕速率從0.1 mm/a下降到0.045 mm/a，與此同時(shí)在區(qū)塊全部油井井口安裝了自動(dòng)加藥裝置，實(shí)現(xiàn)了油井緩蝕劑的連續(xù)投加，根據(jù)產(chǎn)液量和含水情況等確定油井緩蝕劑的合理投加量。

在減緩磨損方面，針對(duì)全油田定向井內(nèi)井斜角大于10°的井斜段抽油桿全部使用了雙向保護(hù)接箍；為了保證產(chǎn)液量不下降，抽油機(jī)全部采用最大沖程，更換低速電機(jī)或安裝變頻控制柜，全油田抽油機(jī)井平均沖次控制在2.8次/min的水平，抽油桿組合采用等強(qiáng)度最輕化原則設(shè)計(jì)，對(duì)于存在偏摩的直井，在泵上200 m內(nèi)抽油桿更換雙向保護(hù)接箍，用以減緩下沖程時(shí)底部桿柱自重失穩(wěn)彎曲時(shí)的管桿磨損。

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，管桿磨損情況明顯減輕，沒有發(fā)現(xiàn)油管本體單純腐蝕現(xiàn)象，特別是抽油桿接箍表現(xiàn)最為明顯，治理前抽油桿接箍的磨損面以外往往存在大量1～5 mm深的連片腐蝕凹坑，現(xiàn)在作業(yè)起出發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象明顯減輕，只有少數(shù)油井抽油桿普通接箍還存在1～2 mm深的腐蝕麻坑，但雙向保護(hù)接箍?jī)H能發(fā)現(xiàn)輕微磨損，沒有出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

達(dá)爾其油田油井腐蝕的主要因素包括pH值、氯離子、硫酸鹽還原菌和總鐵含量等，油井的平均實(shí)驗(yàn)腐蝕速率為0.1 mm/a。對(duì)偏摩和腐蝕的相互作用機(jī)理進(jìn)行了分析，通過投加油井緩蝕劑、殺菌劑等控制腐蝕，用雙向保護(hù)接箍、低速電機(jī)減緩磨損后能大幅度降低管桿間的腐蝕偏磨，效果十分明顯。

[1] 姜曉霞，李詩(shī)卓.腐蝕磨損的交互作用[J].化工機(jī)械,1991,18(3):150-154.

(編輯 王菁輝)

Analysis of Friction and Corrosion Mechanisms of Oil Well in Dahl Oil Field and Control Measures

GengHongjiang,ChenHongjie,DuYanmin,WangShenyang,ZhouJie

(ZhongyuanOilFieldCompany,SINOPEC,Puyang457001,China)

The oil wells in the Da 14 block and Da 33 block of Daerqi Oil Field are found to suffer from offset and corrosion.The corrosion factors include pH,chloride ion,sulfate reducing bacteria (SRB) and total iron content,etc.Experimental results show that the average corrosion rate of oil wells is 0.1 mm/a,and the corrosion products are calcium iron oxide Ca4Fe9O17and carbonate Mg3Ca (CO3)4,etc.The analysis of partial friction and corrosion mechanisms of the interaction has been performed,and it is found that there is a mutual promotion between the oil pipe rod corrosion and wearing.In consideration of above conditions,fungicide and corrosion inhibitor have been injected.The deviation sucker rod using a two-way protection connecting hoop for friction corrosion prevention has been applied.As the result,SRB has been reduced from 104/mL to 10 /mL,the average corrosion rate has dropped to 0.045 mm/a,the average pump examination period of Da 14 block is extended from the original average of 216 days to 478 days,which is more than two times of the original.

Daerqi oil field,oil well,friction and corrosion,bactericide

2015-11-14；修改稿收到日期：2015-12-10。

耿紅江(1974-)，工程師，在該公司內(nèi)蒙油田工藝所從事腐蝕防治、污水處理等工作。E-mail:chj219@sina.com