CO2水氣交替驅防腐技術研究

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　　摘 要：針對洲城油田油水井腐蝕現狀，開展耐腐蝕選材、緩蝕劑性能評價、外加電流陰極保護等防腐技術研究，形成了一套可以滿足CO2水氣交替驅防腐要求的配套技術措施。
　　關鍵詞：水氣交替驅；CO2；防腐
　　洲城油田位于蘇北盆地溱潼凹陷南部斷階帶，為高滲正韻律、底部呈高水淹特征的油藏。油田單井日均產液48m3，單井日均產油1.05t，綜合含水97.7%。為改善水驅開發效果、提高油田采收率，洲城油田開展CO2水氣交替驅開發，形成3注8采的開發井網。
　　1 腐蝕現狀分析
　　洲城油田油層埋深1667m～1816m，油層套管材質主要為N80，部分井為J55和P110。根據作業統計，63.6%的井存在腐蝕和結垢現象，主要原因分析為：①油井腐蝕速率隨著原油含水的上升而加快；②注水井在CO2水氣交替注入過程中腐蝕加快；③管柱結垢引起垢下腐蝕，加重腐蝕。
　　2 開展防腐技術研究
　　2.1 耐腐蝕選材
　　選取D級抽油桿、N80油管、N80-3Cr作為評價材質，試片規格為50×10×3mm的長方體，利用洲城油田Es1油藏產出水作為評價介質，實驗時間為72h。模擬不同含水、溫度、壓力、CO2含量的狀況，得到不同材質的腐蝕速率曲線。實驗結果顯示，TP80NC-3Cr材質的鋼材在不同實驗條件下，腐蝕速率均低于另外兩種材質，優選作為現場生產管柱。
　　2.2 緩蝕劑性能評價
　　實驗采用3L高溫高壓FCZ磁力驅動反應釜進行，選取N80鋼作為評價材質，試片規格為35mm×15mm×3mm的長方體，實驗溫度70℃，壓力7MPa，純CO2，流速為0.2m/s，實驗周期為6天，利用洲城油田Es1油藏產出水作為評價介質。實驗結果顯示（見表1），N80鋼在添加2種不同濃度的緩蝕劑后，緩蝕效率均超過90%，平均腐蝕速率滿足現場需求。
　　2.3 外加電流陰極保護技術分析
　　井下管柱外加電流陰極保護技術的防腐工作原理是：地面電控制裝置將井場交流電變為防腐所需的低壓安全直流電，電源電子由負極流出，經絕緣井口裝置導通到油管柱、抽油桿柱，經井下油套接觸器流到套管，經套管回流到井口，同地面輔助陽極形成防腐電流回路。將井下套管、油管、抽油桿、抽油泵及井下工具所有金屬件的電位，保證低于腐蝕電位、阻止其失去電子，防止腐蝕發生。
　　外加電流陰極保護技術于2018年5月在洲城油田QK-11井應用，目前該井生產情況一切正常，免修期已經超過該井平均檢泵周期。
　　3 油水井防腐技術的應用
　　3.1 采油井防腐技術的應用
　　CO2水氣交替驅采油井防腐技術主要應用在三方面。
　　3.1.1 井下管桿結構及材質的選用
　　泵上油管采用高密度聚乙烯（PE）內襯油管，可試驗3Cr油管；抽油泵閥球、閥座等關鍵部件采用硬質合金，泵筒和柱塞噴焊鎳基合金進行防腐處理；泵下添加犧牲陽極保護短節，起到抽油泵防腐的目的；抽油桿采用PE包覆抽油桿以及抗偏磨接箍；另外，管柱上可設置腐蝕掛片，對管柱腐蝕情況進行監測。
　　3.1.2 油井緩蝕劑的使用
　　根據油田實際情況，優選油井緩蝕劑。緩蝕劑使用前，對油井管柱進行預膜處理，預膜時間24h，預膜濃度為1000～1500mg/L。油井正常生產時，緩蝕劑添加濃度不低于200mg/L，可根據效果調整。
　　3.1.3 外加電流陰極保護技術的應用
　　外加電流陰極保護技術的井下管桿結構為：油管柱：插管采油橋塞+尾管（安裝絕緣扶正器）+油管掛片檢測短節+抽油泵+油管（每3根油管安裝1個絕緣扶正器）+井口絕緣裝置。抽油桿柱：活塞+抽油桿+桿管接觸器+機桿絕緣裝置+光桿。
　　外加電流陰極保護技術地面設施主要包括：輔助陽極和地面電控裝置。將電控裝置陰極與油套管連接起來，調節電流電壓，使井口及井下管柱電位低于腐蝕電位，即可實現井下管柱的防腐。
　　3.2 交替注入井防腐技術
　　CO2水氣交替驅注入井防腐技術主要應用在兩方面。另外，在地面和井下分別安裝腐蝕掛片進行腐蝕監測。
　?、倬鹿軛U結構及材質的選用。從套管保護方面考慮，采用插管注水橋塞。根據防腐材質的實驗結果，選用3Cr-N80油管作為注入管柱；②環空保護液的使用。注入井使用的環空保護液有三類：緩蝕劑溶液、柴油和原油。從使用情況和可操作性來看，緩蝕劑優于原油和柴油，優先使用CO2專用緩蝕劑。
　　4 結論
　　①CO2水氣交替驅油井的防腐技術主要是三點：一是添加緩蝕劑進行防腐；二是外加電流陰極保護技術；三是使用N80-3Cr油管延緩油管腐蝕速度；②CO2水氣交替驅注入井的防腐要點是使用N80-3Cr油管，環空用緩蝕劑溶液進行防腐，并且在水氣交替前，連續注入緩蝕劑2～4天。
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