DCMS井下腐蚀监测的应用研究

范冬艳

(吉林油田分公司 油气工程研究院，吉林 松原 138000)

DCMS井下腐蚀监测的应用研究

范冬艳

(吉林油田分公司 油气工程研究院，吉林 松原 138000)

在油田开发过程中，井下腐蚀情况监测是评估井下腐蚀状况的主要手段，对了解整个防腐工程的实施情况以及实施效果能给予指导与验证。DCMS井下腐蚀监测系统采用电阻法原理，通过探针金属损失量的计算可测出腐蚀速率。研究结果表明，DCMS可实时监测腐蚀速率，具有灵敏度高、适用范围广等特点，可以针对井下的腐蚀情况给出直观的测试数据，具有良好的预见性。

电阻法； 腐蚀速率； 欧姆定律； 金属损失量

目前，吉林油田大多数污水处理站由于污水矿化度高、流速快，往往造成站内管线的严重腐蚀穿孔，因此污水处理站通常采用加注防腐药剂来防止井下或集输管线的腐蚀。然而加药量和加药方式仍缺乏一个经济有效的认定标准，通常采用传统的挂片失重法来确定，其存在的主要问题有：需要一个井口维修周期才能收集一个数据，在第一次维修井口时安装挂片，在第二次维修期时取出原有管片，再安装第二个挂片，具有数据采集间隔时间长、劳动强度大、测量成本高、测量结果误差大等缺点。同时由于水质变化快，其腐蚀性在较短时间内就会发生较大变化，而人工获取腐蚀速率的周期太长，无法实时检测腐蚀量的变化，存在着腐蚀管理上的滞后性。

为解决这种难题，国内外使用了多种监测方法，如：失重挂片法[1-3]、电阻法、线性极化电阻法、氢渗透法[4-6]、管道全周向腐蚀监测(FSM法、CENION技术)[7-9]、电化学噪音法、电偶法、电位监测法等，在线腐蚀监测技术快速发展[10]。

吉林油田所使用井下腐蚀监测系统(DCMS)是一种电阻法实时监测技术，可以监测油井腐蚀速率，具有响应速率快(响应时间<10 min)、抗干扰能力强、测量误差低和自动化程度高等特点。DCMS可以在恶劣的井下环境中实时监测腐蚀速率。

1 DCMS的工作原理

DCMS的工作原理是在腐蚀环境中，通过测量金属材料元件横截面积因腐蚀减少而产生的电阻变化，可以计算短期内的腐蚀速率的变化，通过连续监测的数据分析，可以发现生产流体的异常变化。

对于具有固定几何尺寸的金属试样，其电阻值与外形尺寸关系如式(1)所示。金属探针几何尺寸示意图如图1所示。

(1)

式中，R为试样电阻值，Ω；ρ为金属材料电阻率，Ω·m；W和T分别为试样横截面的宽度和厚度，m；L为试样的长度，m。

图1 金属探针几何尺寸示意图

当该试样选择性地暴露在腐蚀环境下时，试样的电阻值将随着腐蚀量增加而变大。

2 DCMS的矿场应用

DCMS能够反映井下油管内不同深度不同环境下的腐蚀情况，DCMS腐蚀监测设备通过井下投放仪的固定器将其定位于管内设定的监测部位，进行连续腐蚀监测。采用电阻探针[11]，可以根据井下管道材质任意加工电阻探针原件，同时不需要采用电缆进行操作[12-13]，自身具有电源以及数据存储处理单元，适用于较小的测量空间部位，如井眼和管柱。

将DCMS设备从油管顶端放入油管内，在油管作业连接入井的同时投放仪器到达预定位置(抽油杆的下端)，即抽油杆底端部位不能与DCMS监测设备接触。

3 试验步骤

在CO2驱区块选取A、B两口井作为试验井，该区块采油井采出的油水中含CO2、有机酸、硫酸盐还原菌等[14]，水的矿化度高，对油井油管、套管造成的腐蚀非常严重，腐蚀变化多，是具有代表性的油井。在两口试验井第一次维修作业时安装DCMS在线腐蚀监测设备和腐蚀挂环监测器。试验井第二次维修作业时取出DCMS设备和挂环，进行对比试验分析。

DCMS在线腐蚀监测设备在A井的安置位置是井下深度1 800 m，该位置温度约为89 ℃，压力约为9.8 MPa，不加注缓蚀剂；在B井的安置位置是井下深度1 650 m，该位置温度约为85 ℃，压力约为9.5 MPa， B井选取时间段分别连续和间歇加注缓蚀剂。

在安装DCMS设备的井深位置处同时安装腐蚀监测挂环器，这样在二次作业时可以利用挂环的失重数据对DCMS的分析数据作对比分析判断。图2为DCMS井下腐蚀监测系统。图3为井下腐蚀监测挂环器。

图2 DCMS井下腐蚀监测系统

图3 井下腐蚀监测挂环器

4 数据分析

4.1 DCMS井下腐蚀监测工况数据

选取CO2驱区块中的两口井作为试验井，A井不加注缓蚀剂作为空白实验井，B井在5—8月连续加注缓蚀剂，9—10月间歇加注缓蚀剂。A、B井工况数据分别见表1、2。

表1 A井工况数据

表2 B井工况数据

续表2

4.2 DCMS井下腐蚀监测系统数据分析

DCMS取出后，将其中的DHT记录仪连接电脑，使用Corrdata II软件进行分析。A、B井DCMS监测曲线分别见图4、5。由于监测工况的变化反映出较为明显的腐蚀速率差别，根据具体对应时间节点与具体对应事件进行综合分析。

图4 A井DCMS监测曲线

从图4中可以看出，A试验井在9月进行DCMS投放作业，随后的生产过程中腐蚀情况呈现一种稳态上升趋势，同时反映出A井的波动，这可能是在静止状态下三氧化二铁沉积在导体表面使电阻快速上升，在流体流动状态下部分三氧化二铁被流体带走。整个测量周期DCMS监测腐蚀速率的平均值为0.174 mm/a，高于行业标准0.076 mm/a。

图5 B井DCMS监测曲线

由图5可知，B试验井于6月进行DCMS投放作业，该井井深2 200 m，设备下至1 650 m处，投放于抽油杆之下，以确保正常运行。在7—9月，对该监测井进行连续加注缓蚀剂，腐蚀速率变化平稳，期间平均腐蚀速率为0.031 mm/a，腐蚀程度低于行业标准0.076 mm/a。在9—11月，该试验井加药装置损坏，人工间歇加注缓蚀剂，该监测点腐蚀速率随加药周期出现了明显的波动，但整体维持一个上升的趋势，此时间段平均腐蚀速率达0.071 mm/a，最高腐蚀速率达0.088 mm/a，腐蚀情况参比7—9月较重。

4.3 井下挂环监测结果

A、B井井下挂环监测结果分别见表3、4。

表3 A井井下挂环监测结果

表4 B井井下挂环监测结果

由表3和表4对比可知，A井挂环的腐蚀速率明显高于加注缓蚀剂的B井，二者得出的平均腐蚀速率与DCMS监测结果相近，证明DCMS井下腐蚀监测系统的可靠性，同时DCMS井下腐蚀监测系统还反映出了在各个时间点的腐蚀速率，给在线防腐监测和缓蚀剂的加入量及加入方法提供了重要数据和指导方向。

5 结 论

(1)DCMS井下腐蚀监测系统监测结果表明，DCMS能够反映井下管道内不同深度不同材质的均匀腐蚀情况，同时拆装方便，成本投入较小。

(2)DCMS井下腐蚀监测系统与失重法监测的腐蚀最终数据相近，数据准确可靠。

(3)DCMS井下腐蚀监测系统可以绘制出在各个时间点的腐蚀速率，真实反映了井下腐蚀情况的改变情况，为防腐工作的开展和防腐方案的调整提供了真实有效的数据。

(4)DCMS井下腐蚀监测系统具有较好的适应性，可在注采井防腐中广泛应用。

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(编辑 宋官龙)

Application Research about Downhole Corrosion Monitoring System (DCMS)

Fan Dongyan

(PetroleumProductionTechnologyResearchInstituteofJilinOilfieldCompany,SongyuanJilin138000,China)

In the process of develop oil field, the main way to evaluate corrosion condition is to monitor the corrosion situation under the oil well, which can help guide and verify the implementation and the effect of the whole anti-corrosion engineering. The corrosion monitoring system of DCMS is based on the principle of resistance, and the corrosion rate can be measured by the calculation of the loss of metal. The results show that DCMS can be used to monitor the corrosion speed rate in a real-time, and have the characteristics of high sensitivity, wide-range application and so on, it can also provide intuitive test data that aim at the corrosion of underground which depends on the good predictability.

Resistance method; Corrosion speed rate; Ohm law; Metal loss

1672-6952(2017)02-0045-03

2016-09-05

2016-09-18

范冬艳(1982-)，女，工程师，从事油田化学方面的研究；E-mail：fandy-ji@petrochina.con.cn。

TE65

A

10.3969/j.issn.1672-6952.2017.02.010

投稿网址：http://journal.lnpu.edu.cn