中原油田采油一厂腐蚀严重井的治理

丁其杰，韩长喜，刘生福，王 红，陈慧丽

(濮阳市科洋化工有限公司，河南 濮阳 457001)

中国石油化工股份有限公司中原油田分公司采油一厂地质状况复杂，产出液具有“四高一低”的特点，产出液Cl－含量为(3～11)×104mg/L、矿化度为(7～22)×104mg/L、HCO3－为50～400 mg/L、井底温度为130～150℃、pH值低(5.5左右)的特点，腐蚀性较强，表现为油井管柱的磨损腐蚀、点蚀等局部腐蚀严重和躺井频繁，影响正常的油气生产。虽然采取投加缓蚀剂等防护治理措施，但是部分高腐蚀油井治理效果不十分明显。2009年7月经分析、论证，选取13-365等 10口产液含水高、腐蚀严重、因腐蚀躺井频繁的油井与科洋化工有限公司进行合作治理，以研究腐蚀严重油井的腐蚀因素，通过室内研制筛选出抗三高(高Cl－、高矿化度、高 CO2)缓蚀剂KY-2，通过优化缓蚀剂加注工艺及浓度，在现场应用后腐蚀速率降低、总铁降低，趟井次数减少，取得较好的防腐效果。

1 腐蚀因素分析

油田生产系统中由于介质的存在，引发了腐蚀的产生，介质的强腐蚀性是造成系统严重腐蚀的最根本原因。2008年7月对该区块10口油井产出液进行了全面的抽样分析，结果见表1。

表1 13-365等10口井产出水腐蚀因素分析数据Table1 Corrosive Factor Data of Output liquid for 13-365 etc 10 oil wells

通过表1数据分析，得出造成13-365等10口油田油井腐蚀的原因有:

(1)油井产出水介质总矿化度较高，Cl－和HCO3－等强腐蚀性离子含量高，溶液的pH值为5.5-6.0，呈弱酸性。

(2)伴生气中CO2含量较多，平均体积分数为1.81%，最高达4.68%，抽检油井中有6口油井的CO2分压都大于0.2 MPa，CO2是造成腐蚀的主要因素。

CO2腐蚀程度与其分压和介质温度有关。一般情况下，分压大于0.21 MPa表现严重的腐蚀现象，分压为0.021～0.21 MPa易产生腐蚀，而分压小于0.021 MPa则可认为不会造成腐蚀。采油一厂10口井中有8口井分压大于0.21MPa，处于CO2腐蚀压力区。CO2的腐蚀性随温度升高而加剧，一般认为CO2在50～90℃带来的腐蚀较为严重。采油一厂温度达50～70℃，处于CO2强腐蚀温度区，因而站内管线频繁腐蚀穿孔。

(3)10口油井产出水中均检测到硫酸盐还原菌，硫酸盐还原菌引起的垢下腐蚀也是造成油管、杆腐蚀的不容忽视的因素。

2 KY-2缓蚀剂的应用研究

针对油井产出液含水高、矿化度高、CO2含量高及存在硫酸盐还原菌的特点，为减缓采油一厂的井筒腐蚀、降低因腐蚀造成的躺井频数，2009年3月通过研究及优化筛选各种缓蚀剂配方，确定选用KY-2型缓蚀剂进行现场防腐试验。

2.1 KY-2型缓蚀剂的特性

KY-2型缓蚀剂为油溶性、水分散型缓蚀剂，属咪唑啉类缓蚀剂，是一种含氮五元杂环化合物，为均一液体、无毒、低浊度、对油层无伤害、可与水以任意比互溶。

该缓蚀剂属吸附膜型缓蚀剂，分子中含有多个吸附中心，形成的保护膜比同类型缓蚀剂更致密，吸附成膜性能优于常规的咪唑啉缓蚀剂，能更好地抑制腐蚀的进行。

2.2 缓蚀剂室内评价

为了在现场应用，在室内对10口油井进行模拟实验，加注KY-2缓蚀剂前后腐蚀速率对比见表2。

从表2看出，在未加入缓蚀剂之前，产出水的腐蚀速均大于0.076 mm/a，平均腐蚀速率为0.096 mm/a;当加注100 μg/g KY-2 缓蚀剂时，腐蚀速率基本接近0.076 mm/a，平均腐蚀速率为0.0738 mm/a;当加注150 μg/g KY-2缓蚀剂时，平均腐蚀速率为0.053 mm/a。

表2 加注KY-2(抗CO2)缓蚀剂前后腐蚀速率对比Table2 Corrosion rate comparison after injected KY-2 inhibitor mm/a

根据实验结果，确定了采油一厂的缓蚀剂加药周期为3 d，加药浓度为100 μg/g。

3 现场应用

2009年7月10日至2010年7月采油一厂10口井共投加缓蚀剂1200井次，累计投加缓蚀剂26.07 t。通过对加药井加药前后数据分析，缓蚀效果主要表现为以下三个方面:

①腐蚀速率降低

投加KY-2(抗CO2)型缓蚀剂后，腐蚀速率平均为0.0223 mm/a，比实验前0.0913 mm/a降低了0.0690 mm/a，低于0.0760 mm/a部颁标准，缓蚀效果明显。

②总铁指标下降

加药前平均总铁值为36.1 mg/L，加药后平均总铁值为26.6 mg/L，平均总铁值下降了9.5 mg/L(见表3)。

表3 采油一厂油井投加缓蚀剂前后总铁变化Table3 Comparison of the iron ion in the production water after injected KY-2 inhibitor mg/L

③因腐蚀原因躺井数量明显减少

2008年3月到2009年6月年作业次数累计27井次，严重腐蚀17井次。实施KY-2缓蚀剂加注保护后作业4井次，减少23井次;因腐蚀作业3井次，减少腐蚀作业14井次。

4 经济效益分析

(1)维护费用:由治理前的年均268.42万元减少到治理后46.16万元，同比减少222.26万元。

(2)躺井占产:由治理前的年均94 t，减少到治理后的39.4 t，同比减少54.6 t。每吨原油价格按2000元计算，创效10.92万元。

5 认识与结论

(1)KY-2缓蚀剂比较适合采油一厂腐蚀环境，现场应用后有效降低了腐蚀速率，减少了腐蚀穿孔次数。

(2)缓蚀剂防腐是油井井筒防腐的较有效手段，首先要分析油井产出液的成分及腐蚀机理，进行有针对性的缓蚀剂研究，效果才能比较明显。

(2)腐蚀环境是一个动态变化的条件，当油井井筒、地层、产出液发生变化时，应及时做出分析、评价，及时调整缓蚀剂药品组分及投加方案，保证防腐蚀效果持续有效。