粒狀固體緩蝕劑的研究與應用

王瑞霞

摘要：隨著油田開采進入中后期，采出液含水上升，油井防腐成為目前重點工作，文衛采油廠油井腐蝕類型分為CO和HS腐蝕，針對常規液態緩蝕劑在防腐性能上存在一定的弊端，本文主要論述了文衛采油廠針對常規防腐無法保護進液口以下油套管防腐盲區、卡封生產井等一些特殊井，開展顆粒固體緩蝕劑的研究與應用取得了突破性的進展。

關鍵詞：油井防腐;腐蝕因素;緩蝕劑;防腐對策

一、項目概況

文衛采油廠共有油井581口，防腐加藥油井達570口，油井腐蝕類型分為CO和HS腐蝕，由于常規液態緩蝕劑在防腐性能上存在一定的弊端，如無法保護進液口以下油套管防腐盲區、因特殊環境因素無法及時加藥以及高液量井因加藥罐內藥液濃度高造成藥液掛壁嚴重等問題，一定程度上影響了防腐效果，增加了控躺的難度。

二、油井腐蝕因素分析

1.溶解氣體的影響

（1）CO的影響

C0腐蝕最典型的特征是呈現局部的點蝕、輪癬狀腐蝕和臺面狀坑蝕。其中，臺面狀坑蝕穿孔率很高，通常腐蝕速率可達3-7mm/a，無氧時腐蝕速率高達20mm/a。

研究表明，CO腐蝕與其所處環境中的溫度、分壓、流速有關，其中分壓起著決定性作用。當溫度一定時，CO氣體的分壓愈大，材料的腐蝕愈快。

（2）HS的影響

溶解于水中的HS具有較強的腐蝕性。碳鋼管線在含有HS的介質中會發生氫去極化腐蝕，碳鋼的陽極產物鐵離子與硫離子相結合生成硫化亞鐵，介質中的HS還有更嚴重的腐蝕破壞形式，能使金屬材料破裂，這種破裂在低應力狀態下就可發生，甚至在很低的拉應力下就可能發生晶間應力腐蝕開裂。當酸性溶液中含有HS時，pH值和HS的濃度存在協同效應，即溶液酸性越強，HS濃度越大，腐蝕速率越快。

對于HS和CO共存的體系，當CO和HS分壓之比小于500時，FeS仍將是腐蝕產物膜的主要成分，腐蝕過程仍受HS控制。

2.介質PH值的影響

在PH值和溶解氧很低的情況下，水的腐蝕主要是由氫的去極化作用控制。低pH值且含氧時，碳鋼表面是氫去極化和氧去極化反應同時進行，此時，碳鋼表面進行的實際上是酸作用過程，腐蝕特征表現為均勻腐蝕。研究證實了pH值升高將引起腐蝕速率降低，由于pH值的持續升高，碳鋼出現鈍化，而可能生成FeCO保護膜，但該膜的出現又易引起垢下腐蝕和局部腐蝕。

3.鹽類及各種離子的影響

油田產出水中的溶解鹽類對油井的腐蝕有顯著的影響。酸性鹽（水解后產生酸性溶液的鹽類引起的腐蝕主要是氫去極化，這類鹽有AICl、NiSO、MnCl和FeCl等。Ca、Mg離子的存在會增大溶液的礦化度和離子強度，一般來說，在其它條件相時，這兩種離子會加大局部腐蝕的嚴重性。

三、油井防腐對策分析

1、腐蝕類型的確定

經過多年來躺井現場情況、腐蝕產物成分以及地層參數統計分析，目前我廠各區塊的腐蝕類型已經確定，主要分為HS腐蝕和CO腐蝕，其中衛22塊、衛2塊、衛81等低滲區塊為典型的CO腐蝕，加藥類型為抗CO緩蝕劑，其余區塊為HS腐蝕，其中文明寨油田、衛58塊、衛95塊、衛305塊為HS嚴重腐蝕區塊，個別井取樣分析存在HS和CO井兩項腐蝕，加藥類型分別為普通緩蝕劑、抗CO緩蝕劑以及還處于評價階段的雙抗型緩蝕劑。

2、加藥方式的確定

套管沖擊式加藥方式：對于不含氣的油井采用套管沖擊式加藥方式，投加濃度400PPm/3d，理論上一次投加后至第3天的緩蝕劑濃度能夠保持在100PPm，目前套加沖擊式加藥方式為管理一區主要加藥方式。

電子加藥柜連續加藥方式：該加藥方式適用于套管氣大的油井，管理二區、管理三區共管理電子加藥柜217臺，在管理過程中由于受套管氣影響，存在階段性下藥不勻，甚至加藥泵氣鎖的現象。

自制自重式連續加藥方式：不含套管氣的油井采用自制連續加藥裝置，且加藥罐加裝在井口，藥液從加藥罐直接進入井筒，該加藥方式操作簡單易管理。但是在冬季生產過程中，由于自制加藥柜沒有加熱系統，容易發生凍堵情況，為了保證冬季連續加藥效果，在不影響緩蝕效果的基礎上，需要在加藥罐內加注復配的防凍劑。

3、連續加藥裝置的薄弱環節分析

連續加藥方式是目前認為最好的防腐加藥方式，但是對于高液量井來說，加藥柜受規格尺寸影響造成加藥罐內的藥液濃度偏高，加上井液溫度高，易造成藥液在管外附著，導致入井藥劑濃度不夠。液體緩蝕劑難以到達井底附近，主要消耗在井筒上部，對進液口下部井筒達不到防腐效果。

四、固體緩蝕劑形態及投加方式優選

油井生產管柱進液口下部的尾管、套管處于防腐盲區，篩管以下尾管腐蝕頻繁落井，油層上部套管腐蝕嚴重;另外隨著油區環境的日益復雜，在要害化工廠內的油井防腐工作日益艱難。因此，研究應用了固體顆粒緩蝕劑。與以往僅針對卡頂封無法實施正常加藥而使用的棒狀固體緩蝕劑相比，粒狀固體緩蝕劑可在正常生產時，通過專用設備進行套管投加，利于套管周期性加藥。

（1）選井：投加粒狀緩蝕劑的油井，需處理井筒至合適位置，要有一定的沉砂口袋，保證固體緩蝕劑投加后不埋層，不影響油井產液量。

（2）完井預膜

由于粒狀固體緩蝕劑釋放緩慢，在投放初期井筒內的緩蝕劑濃度無法達到緩蝕效果，為了達到好的緩蝕效果，油井完井時需套管預膜25Kg的緩蝕劑，使油井在開抽初期能夠滿足緩蝕效果。

（3）加入量和加入周期

初次投加，根據油井理論液量設計每口井的投加量，釋放周期為3個月，粒狀固體緩蝕劑的密度為1.4g/cm，則固體緩蝕劑的投放量為理論液量*（50-80）ppm/d×2個月（60天）

（4）投放固體緩蝕劑后的管理

投加固體緩蝕劑的油井，要每周監測產出液中緩蝕劑的殘余濃度、產出水中的鐵離子含量及腐蝕速率，根據緩蝕劑的殘余濃度及腐蝕速率找到每口井的投加規律。

五、結論與認識

2018年以來，文衛采油廠共投加粒狀固體緩蝕劑12口井，投加后較投加前，單井平均免修期延長了186天，且目前繼續有效。

（一）粒狀固體緩蝕劑防腐適用于文衛采油廠高液量井的油井防腐，油井免修期得到了明顯延長，防腐效果明顯。

（二）施工簡單，該投加方式平均3月投加一次，常規加藥方式為3天一投加，藥劑從油套環空處加入不影響油井的正常生產，有效減少單井因結蠟作業井次，減少勞動強度。

（三）該投加方式適用于正常套管井的投加，并計算好沉砂口袋，口袋小的油井要處理至滿足添加條件。

（四）第一次投加時要套管預膜25Kg液體緩蝕劑，使油井在開抽初期能夠滿足緩蝕效果。

（五）在實施粒狀固體緩蝕劑過程中，加強殘余濃度、產出水中鐵離子含量及緩蝕速率的檢測，以便掌握每口井的準確的加藥周期。