垦西K71断块管网腐蚀原因分析及治理

李 平 （中石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东 东营257231）

垦西K71断块管网腐蚀原因分析及治理

李 平 （中石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东 东营257231）

针对孤岛采油厂垦西油田K71断块油水井管柱、泵、地面管网腐蚀、穿孔严重，检泵周期短，作业费用高的问题，开展垦西油田腐蚀原因分析，研究开发了相应的油井缓蚀剂及加药工艺。该工艺对富含H2S、CO2的含盐油井，在添加量为30mg／L时，缓蚀率可达70%以上，静态腐蚀速率小于0.076mm／a，现场应用效果显著。

油井腐蚀；腐蚀原因；缓蚀剂；腐蚀速率；现场应用

孤岛垦西油田K71断块在开发过程中，由于地层水矿化度高，伴生气大，且H2S和CO2含量高，油水井均存在着不同程度的腐蚀。主要表现为油水井管柱、泵、地面管网腐蚀、穿孔严重；油井检泵周期偏短，一般在50～180d；每次作业需更换大量的管杆。造成作业频繁，作业费用高，材料浪费严重，成了制约原油生产成本的一个重要因素。

1 腐蚀原因分析

通过调研及对垦西K71断块油井和水井油、气、水三相组成成分进行测试，对腐蚀相关因素进行了分析，结果见表1、2。

表1 地层水与注入水成分分析表

表2 腐蚀因素分析表

通过调研及油、气、水三相分析看，地层水矿化度高、Cl－质量浓度高，是造成油井腐蚀的主要原因。同时，K71-109井的地层水的H2S含量较高，地层水在地面条件下，水中的大部分H2S会逸出，且产出气中也含有CO2；K71-1配水间的注入水中的硫酸还原菌的含量很高，因为硫酸还原菌可以直接参与腐蚀反应，其产生的H2S也可以增加水的腐蚀性，这也是造成腐蚀的另一个原因。现场腐蚀情况见图1。

2 化学防腐工艺

加缓蚀剂是解决油井井筒和地面集输系统腐蚀的一种常用而有效的方法。其原因是通过缓蚀剂加入产出介质中，与金属本体形成一种致密薄膜，使金属本体与腐蚀介质隔离开来，以达到保护金属，防止腐蚀的目的。同时通过缓蚀剂在油管内壁形成的保护油膜，起到润滑作用，达到减少磨损的目的［1］。

优点是在基本不改变腐蚀环境的条件下，可以得到良好的防蚀效果，不受井下工具设备的影响，通过改变缓蚀剂品种、用量等即可适应环境的变化，并且能对已投产的设备和管线所发生的腐蚀进行有效抑制，具有较好的经济效益。

图1 垦西K71断块现场腐蚀照片

2.1 油井缓蚀剂研究合成

在研究污水缓蚀剂的基础上，经过室内研究，以有机酸、多胺等为原料，并进行样品改性，研制出了SY油井缓蚀剂，室内评价缓蚀率可达70%以上，腐蚀速率低于0.076mm／a。

2.1.1 合成用原料及试剂

有机酸，工业品，酸值190mgKOH／g；多乙烯多胺，工业品，纯度＞90%；三氯化磷，工业品，纯度≥99%；甲醛，工业品，含量＞36%；二甲苯，工业品，纯度＞98%；乙醇，工业品，纯度＞95%。

2.1.2 合成原理

合成原理系采用有机酸与多胺首先反应生成酰胺，酰胺继续与三氯化磷和甲醛进行膦甲基化反应得主剂，再经复配及加溶即得产品。

2.1.3 SY缓蚀剂合成

1）分别将有机酸与多乙烯多胺、二甲苯等原料按比例加入带回流分水器的三口烧瓶中，升温回流进行反应，反应完成后，蒸出溶剂。

2）按配比分别加入三氯化磷、甲醛、去离子水控制一定温度进行反应。反应结束后用30%的Ha-OH水溶液调整pH值到8，即得干剂。

3）干剂再用乙醇调整浓度至40%，得到SY油井缓蚀剂。

2.2 缓蚀剂效果评价

对室内合成的缓蚀剂样品，用自配污水进行了大量缓蚀效果评价试验。评价方法主要采用静态挂片试验。评价方法参照文献 ［2］，评价指标参照文献 ［3］。

缓蚀剂的筛选原则：①用量少，保护效率高；②成本低，经济效益好；③使用方便，易于加注，溶解性和分散性好；④毒性小，对环境污染少；⑤配伍性好，不会造成流体的起泡、乳化、沉淀、降解等，防腐性能与其他化学药剂性能互不影响；⑥物理性能符合现场HSE特殊要求。

2.2.1 评价结果

室内针对垦西部分高分散油水井开展缓蚀剂评价筛选，通过大量试验，结果表明，合成的SY缓蚀剂针对现场采出液具有较高的缓蚀率，在30mg／L加药量的条件下，缓蚀率可以达到70%，腐蚀速率远小于0.076mm／a。部分试验结果见表3～5。

表3 K71-109井地层水缓蚀剂筛选评价结果

表4 K71-1配水间配注水缓蚀剂筛选评价结果

表5 其他井室内缓蚀剂评价 （SY缓蚀剂，60℃，加药质量浓度30mg／L）

2.2.2 加药量设计

根据室内评价结果，设计［4］缓蚀剂加药质量浓度30mg／L。缓蚀剂加注前，用溶剂将缓蚀剂稀释3～5倍，使其黏度小于5mPa·s，若溶剂为水，应注意加8～10mg／L的除氧剂。

1）缓蚀剂的预膜处理：首次加入30～50kg。

2）缓蚀剂的正常加注：按油井液量计算，加药质量浓度30mg／L用药剂量，如冬季缓蚀剂稀释后结冰，可采用套管周期性加注，按浓度、液量计算缓蚀剂用量，定期加入。

2.3 加药装置

SCY-3／10型变频自动加药装置由药品箱、注药泵、防盗控制箱组成。该装置为可调式匀速井口加药装置，解决了药量发挥不佳且维护费用高的问题。其特征在于：箱体上部有加药罐，加药罐上下分别连通有放空阀、加药口及置于箱体内的阀、气平衡管，而电磁阀连通计量观察窗后连接电磁阀，在阀间并联时，继电器、管与电磁阀一同连通管道。电机电泵由变频器集中控制达到自由控制，并且对设备稳定匀速启动具有极高的稳定性，对设备具极高的保护功能并实现充分节能。加药药量可根据需要量进行任意调整的功能，实现连续计量加药，药力充分发挥；成本低廉，故障率低。

该设备达到相应井场生产工艺所要求的防护、防爆等级标准。连续加注适应范围较为广泛，缺点是管理较为困难，冬季搀水稀释后易结冰。

2.4 现场应用注意事项

缓蚀剂的方案确定后，形成严格生产管理制度，定时、定量、按要求加注缓蚀剂［5］。

1）做好每口井加注缓蚀剂和相应缓蚀剂残余浓度分析等原始记录。

2）做好每次腐蚀事故的调查、原因分析和资料记录。

3）把好选用缓蚀剂的质量关，进行定期和不定期的质量检验，定期取样室内检测腐蚀速率，如缓蚀剂不适应现场变化及时筛选调整。

4）注意缓蚀剂使用过程中的人身、设备等安全。

3 现场应用

井口套加缓蚀工艺自2010年8月开始在垦西油田油井及中一区下馆陶组油井进行试验应用。截止2011年12月，共实施6口井，见到明显防腐效果，检泵周期延长一倍以上，达到了190～480d，部分井继续有效。具体结果见表6。

表6 现场应用效果表

4 结 论

1）垦西油田油井腐蚀的主要原因是由矿化度、H2S和CO2共同作用造成的，其中既有地层水对油管的腐蚀，也有气体对油管的腐蚀。

2）以有机酸、多胺、三氯化磷等为主要原料合成的SY缓蚀剂具有用量少、缓蚀效果好等优点。其用量在30mg／L时，该缓蚀剂对富含H2S、CO2的含盐油井污水缓蚀率可达70%以上，平均腐蚀速率低于0.076mm／a。

3）套管滴加缓蚀剂工艺经垦西油田腐蚀严重的油井现场试验，检泵周期均在6个月以上，现场应用效果良好。

［1］舒福昌，赖燕玲，张煜.油田产出水的腐蚀及防护研究 ［J］.全面腐蚀控制，2007，21（5）：8～10.

［2］SY／T 5273-2000，油田采出水用缓蚀剂性能评价方法 ［S］.

［3］SY／T 6301-1997，油田采出水用缓蚀剂通用技术条件 ［S］.

［4］郭稚弧.缓蚀剂及其应用 ［M］.武汉：华中工学院出版社，1987.44～46.

［5］万里平，唐酞峰，孟英峰.长庆油田油井井筒腐蚀机理与防护措施 ［J］.石油与天然气化工，2006，35（4）：311～313，325.

Reason of Corrosion and Its Control of Fault Block Kenxi K71

LI Ping（Author’s Address：Gudao Oil Production Plant，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257231，Shandong，China）

In consideration of the problems of corrosion of casing strings，pumps and surface pipe networks，short pump overhaul period and high operation cost in K71Fault Block of Kenxi Oilfield，pump overhaul period is short，the corrosion causes were analyzed，corrosion inhibitor and the its dosage were researched and developed.For oil wells with rich H2S and CO2，the corrosion inhibition rate is as high as 70%at dosage of 30mg／L.The static corrosion rate is less than 0.076mm／a，field application effect is remarkable.

oil well corrosion；cause of corrosion；corrosion speed；field application

TE358

A

1000-9752（2012）10-0137-04

2012-06-05

李平 （1964-），男，2009年大学毕业，博士，高级工程师，现主要从事油田生产及管理方面的工作。

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