赵州桥油田油井腐蚀结垢治理实践

崔延杰,伟娜 (中石油华北油田分公司采油工程研究院,河北任丘 062552)

张玉珍 (中石油华北油田分公司勘探开发研究院,河北任丘 062552)

吴泽美,孙玉民 (中石油华北油田分公司第五采油厂,河北辛集 052360)

赵州桥油田油井腐蚀结垢治理实践

崔延杰,伟娜 (中石油华北油田分公司采油工程研究院,河北任丘 062552)

张玉珍 (中石油华北油田分公司勘探开发研究院,河北任丘 062552)

吴泽美,孙玉民 (中石油华北油田分公司第五采油厂,河北辛集 052360)

赵州桥油田是华北油田第五采油厂的一个主力油田,进入高含水开发期,油井腐蚀结垢现象凸显,严重制约正常生产。为此,采用分清主次矛盾,针对主要矛盾采取措施的思路,通过具体分析单井腐蚀原因和结垢原因,从实验室和现场2个级别分别筛选药剂配方,对以腐蚀为主的油井和以结垢为主的油井分别开展加药治理。实施3年来,试验井平均检泵周期从159d延长到446d,取得良好的经济效益。

赵州桥油田;油井;腐蚀;结垢

赵州桥油田进入高含水开发期,平均含水接近80%,产出地层水矿化度在15000～50000mg/L,油井下泵深度1500～2000m,井筒腐蚀结垢严重,最短检泵周期仅90d。通过逐井开展腐蚀结垢原因调查,按照一井一法的原则,采取针对性的措施,抑制杆、管、泵的腐蚀结垢,自2011年开展治理以来,试验井检泵周期显著延长,有效提高了采油时率,降低了作业费用。

1 腐蚀结垢因素分析

通常情况下,原油对钢材是不腐蚀的,当产出液中含水上升后,各种腐蚀介质溶于水,才会对钢材产生腐蚀作用。结垢也是由于产出液物化条件的变化,导致离子平衡发生变化,使某些难溶盐析出沉积的结果。从产出液的水性分析入手,探寻赵州桥油田油井腐蚀、结垢的原因,以5口井为例,油井产出水分析结果如表1所示。

表1 油井产出水分析结果

从分析表1中可以看出,水样矿化度高,Cl-含量高,是典型高矿化度水型,同时含有一定浓度的CO2,含有较高的铁离子,说明腐蚀严重。

为了分析腐蚀和结垢2种矛盾哪种是主要矛盾,对现场垢样进行成分分析,分析结果如表2所示。从垢样成分分析结果看,不同的井由于腐蚀、结垢影响因素不同其腐蚀结垢程度也不同。赵41-47井总铁含量为30%以上,Ca2+、Mg2+含量5.51%～7.48%,说明赵41-47井腐蚀与结垢并存并且以腐蚀为主。赵57-12井Ca2+、Mg2+含量31.1%,其中Ca2+含量达24.2%,总铁含量9.3%,说明存在腐蚀结垢并且以结垢为主。赵57-15井虽然总铁含量21.3%,但垢样酸溶解量仅35%,铁占酸溶量的50%以上,Ca2+、Mg2+含量仅0.6%,说明赵57-15井主要是腐蚀。

表2 垢样分析结果

1.1 腐蚀因素分析

从表1水质分析数据看,油井产出水矿化度较高,在15000mg/L以上,并且含有一定浓度的CO2、,属于金属钢材易腐蚀水型。油井产出液矿化度越高导电性越强,导电性越强,腐蚀就会越严重。油井产出水中都含有一定浓度的CO2,CO2溶于水中,可生成H2CO3,使水的p H值降低,从而形成强腐蚀介质环境[1]。Cl-也是一种强烈的腐蚀介质,在油气田采出液中,带负电荷的Cl-基于电价平衡,它总是优先吸附在钢铁的表面,因此Cl-的存在往往会阻碍保护性硫化铁膜在钢铁表面的形成。由于Cl-的离子半径较小,具有较强的穿透能力,它通过钢铁表面膜的细孔和缺陷渗入其膜内,使膜发生细微开裂,于是形成孔蚀核。由于Cl-的继续渗入,和Fe3+结合后,水解生成H+和Cl-,Cl-又再移入与铁结合,于是这一催化作用加速孔内铁的溶解导致孔蚀破坏,造成油管穿孔,抽油杆断脱。从表1数据看,所有油井中Cl-含量大都在9000mg/L以上,约占总矿化度的50%,是重要腐蚀因素。

1.2 结垢因素分析

赵州桥油田油井结垢的主要成分是碳酸钙,主要原因是产出水Ca2+、Mg2+含量高,生产过程中,产出液在通过井眼附近的地层时减压,这种不可避免的压力下降导致CO2分压下降,水中CO2易逸出,水中的Ca2+、和之间的平衡被打破,生成碳酸钙结晶,由于离子含量远大于碳酸钙溶度积,使得结晶不断析出。另外当腐蚀严重时,铁腐蚀的产物如FexSy、FeCO3、Fe(OH)2也是重要的沉淀产物,当这些沉淀物遇到管壁粗糙、突起或者死角时结晶不断积聚形成大块垢物。

2 药剂筛选

根据各井的特点,选取咪唑啉、有机膦酸、聚羧酸、含磺酸盐共聚物等复配而成,对腐蚀严重的井以咪唑啉类缓蚀组分为主,对结垢严重的井以有机膦酸等螯合剂为主,配制出系列缓蚀阻垢剂[2]。室内试验使用浓度在100mg/L时,阻垢率在90%以上,缓蚀率在80%以上,试验结果如表3所示。

表3 缓蚀、阻垢试验数据

3 现场试验

3.1 加药方式

根据现场实际情况,采用油套环空间歇注入的加药方式。对于无套管气的油井用加药漏斗直接加入,对于有套压油井利用加药泵或加药平衡罐实施带压加药[3]。

3.2 加药制度

根据室内试验及油井生产情况,确定加药周期为7d,加药浓度定为100mg/L,根据各井产液量的不同,每次加药25～50kg。

3.3 加药效果分析

自2011年采取加药治理腐蚀结垢以来,油井腐蚀结垢得到抑制,因抽油杆腐蚀断、油管腐蚀穿孔、垢堵泵导致的作业井次下降了86%,治理前后检泵周期变化如表4所示。

表4 加药前后检泵周期变化对比

4 结论

1)通过对油井具体情况具体分析,筛选合适的药剂,成功解决了赵州桥油田油井腐蚀结垢的问题,单井检泵周期显著延长。

2)在现场加药过程中针对油井动液面普遍偏低,药剂在杆管表面吸附多的情况,加药时用200kg的清水冲洗,提高药剂使用效率。

3)对一些同时存在偏磨、出砂的油井,采用内衬油管、防砂泵等配套技术综合治理,只有通盘考虑油井生产状况,优化井筒设计,才能最终达到延长油井免修期、提高开发效益的目的。

[1]明强,刘丹丹,郭庆时,等.聚天冬氨酸的改性及缓蚀阻垢性能研究进展[J].长江大学学报(自科版),2011,8(1):118-121.

[2]付亚荣,付丽霞,付立欣,等.荆邱油田油井缓蚀阻垢剂的筛选[J].腐蚀与防护,2010,31(10):803-806.

[3]纪艳娟,王志明,曹爱华,等.安徽采油厂油井腐蚀结垢分析及对策[J].石油化工应用,2010,29(2-3):122-125.

[编辑]洪云飞

TE357.6

A

1673-1409(2014)26-0113-03

2014-03-12

崔延杰(1972-),女,工程师,现主要从事油田化学方面的研究工作。