達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,周 杰

(中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮陽 457000)

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達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,周 杰

(中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮陽 457000)

達爾其油田達14和達33區塊油井發現偏摩和腐蝕現象，腐蝕因素包括pH值、氯離子、硫酸鹽還原菌和總鐵含量等.實驗表明，油井的平均腐蝕速率為0.1 mm/a，腐蝕產物包括鈣鐵氧化物Ca4Fe9O17和碳酸鹽Mg3Ca(CO3)4等，對偏摩和腐蝕的相互作用機理進行了分析，發現在油井中管桿腐蝕和磨損之間相互促進，針對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接箍等針對摩蝕的防治措施，SRB由104個/mL降至10個/mL，平均腐蝕速率也下降到0.045 mm/a，達14區塊的平均檢泵周期從原來的平均216 d延長到478 d，延長一倍以上。

達爾其油田 油井 摩蝕 殺菌劑

目前，達爾其油田定向井和水平井占開采油井的80%以上，開發初期以后所鉆油井全部為定向井或水平井，隨著注水開發各油井產液含水逐步上升，平均含水85%以上，油井的偏摩和腐蝕變得十分嚴重，如達14區塊，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。為了延長偏摩油井的檢泵周期，必須分析油井產出液腐蝕性和井斜等因素對管桿的摩蝕作用，以及腐蝕與偏摩之間的相互影響，在此基礎上采取相應措施，減緩管桿偏摩腐蝕。

1 產出液腐蝕性分析

分別取達14區塊和達33區塊幾口腐蝕較嚴重的油井產出液進行水質分析，結果見表1。

從水質分析結果來看，水質pH值均呈弱酸性，氯離子質量濃度為70 000～ 90 000 mg/L，存在一定的點蝕風險，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。

對產出液水質進行腐蝕性模擬評價試驗，試驗條件為：溫度40 ℃，時間7 d，壓力12 MPa，攪拌轉速為800 r/s(合4.0 m/s)，試驗結果見表2。

從表2腐蝕速率試驗結果來看，達14和達33區塊部分油井的平均腐蝕速率為0.1 mm/a，腐蝕較嚴重，結合現場情況看，大多數油井抽油桿存在偏摩現象，實際腐蝕要更嚴重。

表1 達爾其油田部分油井產出液水質分析結果

2 腐蝕產物分析

對達16-6井水樣試驗后腐蝕掛片腐蝕形貌見圖1～圖2和產物分析見圖3～圖4。

表2 達爾其油田部分油井產出液腐蝕試驗結果

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，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的點蝕。從掛片表面的能譜圖和X-射線衍射圖譜來看，Fe,Ca,Mg和O等元素，對應于鈣鐵氧化物Ca4Fe9O17和碳酸鹽Mg3Ca(CO3)4，Cl,Ba和S等元素在圖4中沒有表現出來，Cl元素可能對應于點蝕坑內的腐蝕產物，Ba元素對應于表面沉積的鋇鹽，S元素對應于SRB產生的腐蝕產物。

3 偏摩和腐蝕的相互作用機理分析

首先偏磨腐蝕與含水有關，隨著產出液含水升高，發生油水轉相，水成為連續相，從而啟動管桿的電化學腐蝕，同時管桿摩擦面也失去油膜潤滑而加劇磨損，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作用十分明顯.單純腐蝕時，腐蝕層形成產物膜會一定程度減緩腐蝕進程，而單純磨損時，摩擦加工硬化層也會一定程度減緩磨損進程.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生的產物膜[1]。

根據上述分析，在油井中管桿腐蝕和磨損之間相互促進，控制任何一方都會有效遏制另一方，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境來控制腐蝕，一是改善管桿材質； 二是投加化學藥劑降低產出液腐蝕性：采用沖擊方式投加殺菌劑，控制井筒內SRB，減緩細菌腐蝕；連續投加油井緩蝕劑，在磨損面維持連續藥膜，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，根據上述分析，對全油田存在腐蝕偏摩的油井進行了系統防治。在減緩腐蝕方面，針對達14和達33區塊SRB惡性繁殖引起的管桿腐蝕問題，通過取樣做細菌敏感實驗選擇了合適的殺菌劑，并對全區塊油井編制了控制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，區塊SRB計數從104個/mL下降到10個/mL，有效控制了SRB，產出水水質明顯改善。同時優選了現場加注緩蝕劑，平均腐蝕速率從0.1 mm/a下降到0.045 mm/a，與此同時在區塊全部油井井口安裝了自動加藥裝置，實現了油井緩蝕劑的連續投加，根據產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，針對全油田定向井內井斜角大于10°的井斜段抽油桿全部使用了雙向保護接箍；為了保證產液量不下降，抽油機全部采用最大沖程，更換低速電機或安裝變頻控制柜，全油田抽油機井平均沖次控制在2.8次/min的水平，抽油桿組合采用等強度最輕化原則設計，對于存在偏摩的直井，在泵上200 m內抽油桿更換雙向保護接箍，用以減緩下沖程時底部桿柱自重失穩彎曲時的管桿磨損。

在作業現場，管桿磨損情況明顯減輕，沒有發現油管本體單純腐蝕現象，特別是抽油桿接箍表現最為明顯，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，現在作業起出發現這種現象明顯減輕，只有少數油井抽油桿普通接箍還存在1～2 mm深的腐蝕麻坑，但雙向保護接箍僅能發現輕微磨損，沒有出現腐蝕現象。

5 結 論

達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，油井的平均實驗腐蝕速率為0.1 mm/a。對偏摩和腐蝕的相互作用機理進行了分析，通過投加油井緩蝕劑、殺菌劑等控制腐蝕，用雙向保護接箍、低速電機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，李詩卓.腐蝕磨損的交互作用[J].化工機械,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，在該公司內蒙油田工藝所從事腐蝕防治、污水處理等工作。E-mail:chj219@sina.com