趙州橋油田油井腐蝕結垢治理實踐

崔延杰,偉娜 (中石油華北油田分公司采油工程研究院,河北任丘 062552)

張玉珍 (中石油華北油田分公司勘探開發研究院,河北任丘 062552)

吳澤美,孫玉民 (中石油華北油田分公司第五采油廠,河北辛集 052360)

趙州橋油田油井腐蝕結垢治理實踐

崔延杰,偉娜 (中石油華北油田分公司采油工程研究院,河北任丘 062552)

張玉珍 (中石油華北油田分公司勘探開發研究院,河北任丘 062552)

吳澤美,孫玉民 (中石油華北油田分公司第五采油廠,河北辛集 052360)

趙州橋油田是華北油田第五采油廠的一個主力油田,進入高含水開發期,油井腐蝕結垢現象凸顯,嚴重制約正常生產。為此,采用分清主次矛盾,針對主要矛盾采取措施的思路,通過具體分析單井腐蝕原因和結垢原因,從實驗室和現場2個級別分別篩選藥劑配方,對以腐蝕為主的油井和以結垢為主的油井分別開展加藥治理。實施3年來,試驗井平均檢泵周期從159d延長到446d,取得良好的經濟效益。

趙州橋油田;油井;腐蝕;結垢

趙州橋油田進入高含水開發期,平均含水接近80%,產出地層水礦化度在15000～50000mg/L,油井下泵深度1500～2000m,井筒腐蝕結垢嚴重,最短檢泵周期僅90d。通過逐井開展腐蝕結垢原因調查,按照一井一法的原則,采取針對性的措施,抑制桿、管、泵的腐蝕結垢,自2011年開展治理以來,試驗井檢泵周期顯著延長,有效提高了采油時率,降低了作業費用。

1 腐蝕結垢因素分析

通常情況下,原油對鋼材是不腐蝕的,當產出液中含水上升后,各種腐蝕介質溶于水,才會對鋼材產生腐蝕作用。結垢也是由于產出液物化條件的變化,導致離子平衡發生變化,使某些難溶鹽析出沉積的結果。從產出液的水性分析入手,探尋趙州橋油田油井腐蝕、結垢的原因,以5口井為例,油井產出水分析結果如表1所示。

表1 油井產出水分析結果

從分析表1中可以看出,水樣礦化度高,Cl-含量高,是典型高礦化度水型,同時含有一定濃度的CO2,含有較高的鐵離子,說明腐蝕嚴重。

為了分析腐蝕和結垢2種矛盾哪種是主要矛盾,對現場垢樣進行成分分析,分析結果如表2所示。從垢樣成分分析結果看,不同的井由于腐蝕、結垢影響因素不同其腐蝕結垢程度也不同。趙41-47井總鐵含量為30%以上,Ca2+、Mg2+含量5.51%～7.48%,說明趙41-47井腐蝕與結垢并存并且以腐蝕為主。趙57-12井Ca2+、Mg2+含量31.1%,其中Ca2+含量達24.2%,總鐵含量9.3%,說明存在腐蝕結垢并且以結垢為主。趙57-15井雖然總鐵含量21.3%,但垢樣酸溶解量僅35%,鐵占酸溶量的50%以上,Ca2+、Mg2+含量僅0.6%,說明趙57-15井主要是腐蝕。

表2 垢樣分析結果

1.1 腐蝕因素分析

從表1水質分析數據看,油井產出水礦化度較高,在15000mg/L以上,并且含有一定濃度的CO2、,屬于金屬鋼材易腐蝕水型。油井產出液礦化度越高導電性越強,導電性越強,腐蝕就會越嚴重。油井產出水中都含有一定濃度的CO2,CO2溶于水中,可生成H2CO3,使水的p H值降低,從而形成強腐蝕介質環境[1]。Cl-也是一種強烈的腐蝕介質,在油氣田采出液中,帶負電荷的Cl-基于電價平衡,它總是優先吸附在鋼鐵的表面,因此Cl-的存在往往會阻礙保護性硫化鐵膜在鋼鐵表面的形成。由于Cl-的離子半徑較小,具有較強的穿透能力,它通過鋼鐵表面膜的細孔和缺陷滲入其膜內,使膜發生細微開裂,于是形成孔蝕核。由于Cl-的繼續滲入,和Fe3+結合后,水解生成H+和Cl-,Cl-又再移入與鐵結合,于是這一催化作用加速孔內鐵的溶解導致孔蝕破壞,造成油管穿孔,抽油桿斷脫。從表1數據看,所有油井中Cl-含量大都在9000mg/L以上,約占總礦化度的50%,是重要腐蝕因素。

1.2 結垢因素分析

趙州橋油田油井結垢的主要成分是碳酸鈣,主要原因是產出水Ca2+、Mg2+含量高,生產過程中,產出液在通過井眼附近的地層時減壓,這種不可避免的壓力下降導致CO2分壓下降,水中CO2易逸出,水中的Ca2+、和之間的平衡被打破,生成碳酸鈣結晶,由于離子含量遠大于碳酸鈣溶度積,使得結晶不斷析出。另外當腐蝕嚴重時,鐵腐蝕的產物如FexSy、FeCO3、Fe(OH)2也是重要的沉淀產物,當這些沉淀物遇到管壁粗糙、突起或者死角時結晶不斷積聚形成大塊垢物。

2 藥劑篩選

根據各井的特點,選取咪唑啉、有機膦酸、聚羧酸、含磺酸鹽共聚物等復配而成,對腐蝕嚴重的井以咪唑啉類緩蝕組分為主,對結垢嚴重的井以有機膦酸等螯合劑為主,配制出系列緩蝕阻垢劑[2]。室內試驗使用濃度在100mg/L時,阻垢率在90%以上,緩蝕率在80%以上,試驗結果如表3所示。

表3 緩蝕、阻垢試驗數據

3 現場試驗

3.1 加藥方式

根據現場實際情況,采用油套環空間歇注入的加藥方式。對于無套管氣的油井用加藥漏斗直接加入,對于有套壓油井利用加藥泵或加藥平衡罐實施帶壓加藥[3]。

3.2 加藥制度

根據室內試驗及油井生產情況,確定加藥周期為7d,加藥濃度定為100mg/L,根據各井產液量的不同,每次加藥25～50kg。

3.3 加藥效果分析

自2011年采取加藥治理腐蝕結垢以來,油井腐蝕結垢得到抑制,因抽油桿腐蝕斷、油管腐蝕穿孔、垢堵泵導致的作業井次下降了86%,治理前后檢泵周期變化如表4所示。

表4 加藥前后檢泵周期變化對比

4 結論

1)通過對油井具體情況具體分析,篩選合適的藥劑,成功解決了趙州橋油田油井腐蝕結垢的問題,單井檢泵周期顯著延長。

2)在現場加藥過程中針對油井動液面普遍偏低,藥劑在桿管表面吸附多的情況,加藥時用200kg的清水沖洗,提高藥劑使用效率。

3)對一些同時存在偏磨、出砂的油井,采用內襯油管、防砂泵等配套技術綜合治理,只有通盤考慮油井生產狀況,優化井筒設計,才能最終達到延長油井免修期、提高開發效益的目的。

[1]明強,劉丹丹,郭慶時,等.聚天冬氨酸的改性及緩蝕阻垢性能研究進展[J].長江大學學報(自科版),2011,8(1):118-121.

[2]付亞榮,付麗霞,付立欣,等.荊邱油田油井緩蝕阻垢劑的篩選[J].腐蝕與防護,2010,31(10):803-806.

[3]紀艷娟,王志明,曹愛華,等.安徽采油廠油井腐蝕結垢分析及對策[J].石油化工應用,2010,29(2-3):122-125.

[編輯]洪云飛

TE357.6

A

1673-1409(2014)26-0113-03

2014-03-12

崔延杰(1972-),女,工程師,現主要從事油田化學方面的研究工作。