盐穴注采气井腐蚀监测现场试验

任众鑫，巴金红，刘 岩，李海伟，张 幸，敖海兵，张新悦

（1.中国石油西气东输管道公司，江苏镇江 212000；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

伴随着国民经济的持续快速发展，国家能源体制化改革的步伐逐渐加快，国内天然气市场也在稳定健康地蜕变，这对于天然气储运配套设施的工程建设和运营管理都提出了新阶段的挑战和要求[1]。盐穴型储气库作为重要的天然气储集设施，具有注采气量大、调峰能力强等优势，其战略地位也在不断提升[2]。西气东输盐穴储气库已投产运行多年，但关于井筒腐蚀领域的分析或研究开展较少，现场腐蚀监测亦未曾有效实施。为此，研究通过采用挂片监测的方法[3]，对盐穴注采生产井进行腐蚀监测现场试验，以丰富相关监测技术内容和完善储气库井筒监测技术体系。

1 试验设计与实施

图1 监测挂片位置示意图

盐穴储气井井下设备较多，管柱结构复杂。基于工艺应用的安全、经济性及监测本身对注采生产的影响考虑，同时结合应急和调峰时期现场生产计划，根据井筒现有实际条件，并参考现场测试其他作业实践与效果，研究决定采用井口挂片方法对金坛库区A井的腐蚀状况进行试验监测，监测挂片位置示意（见图1）。

在原井口设施基础上，对采气树帽法兰进行改装，内侧通过连接杆件安装放置腐蚀监测挂片试样。试样连接安装完成后，再与采气树帽法兰装回采气树，使得挂片试样向下伸入到采气四通中部，以充分接触流经翼通道的注采气体。完成设定的监测周期后，将采气树帽法兰卸下，取出挂片试样进行检测处理和分析，最后评价试验井腐蚀状况。挂片试样下井前需要经过称重和标定等环节。

2 试验结果

2.1 试样形貌对比

监测结束后取出挂片，观察并记录试样表面腐蚀情况；之后将其放入丙酮中，用脱脂棉除去试样表面油污后再放入无水乙醇中浸泡，以进一步脱脂和脱水；用去污粉和纱布分别对挂片试样进行擦拭清洗，除去挂片表面腐蚀产物；然后用水清洗，接着继续放入无水乙醇脱水；最后经冷风吹干，静置1 h后称重。挂片试样清洗前后的宏观形貌对比（见图2）。

由图2可知，挂片试样监测结束后表面腐蚀产物呈黑灰色，清洗后恢复至金属本身的亮色。然后使用金相显微镜观察挂片试样的显微形貌，试验前后的显微形貌对比（见图3）。

由图3可知，试验后挂片试样的表面存在点蚀坑，且沿长度方向呈现出划痕。推测可能由于注采生产时高速气流裹挟的杂质颗粒或微滴状水汽对试样刮划所致。

2.2 腐蚀速率计算

根据失重法原理，称重测量、计算试样均匀腐蚀速率和点腐蚀速率，结果（见表1）。

由表1可知，各挂片试样的均匀腐蚀速率分别为0.0058 mm/a、0.0058 mm/a、0.0018 mm/a，平均值为0.0045 mm/a。

图2 试样清洗前后宏观形貌

图3 挂片试样表面的金相显微形貌

表1 试样均匀腐蚀速率值

表2 试样点腐蚀速率值

点腐蚀速率计算结果（见表2）。由表2可知，各试样点腐蚀速率分别为 0.1369 mm/a、0.1369 mm/a、0.0730 mm/a，平均值为 0.1156 mm/a。

表3 NACE关于腐蚀程度的分级

依照计算结果，参考美国腐蚀工程师协会NACE SP0775-2013标准关于腐蚀程度的分级表（见表3）可知，挂片试验的均匀腐蚀和点腐蚀情况均属于轻度。

2.3 腐蚀产物分析

使用电子扫描显微镜（SEM）对挂片试样表面进行分析，形貌（见图4）。由图4可知，试样表面的点蚀坑周围明显堆积有腐蚀产物。为确定该腐蚀产物成分，继续对其进行能谱仪（EDS）分析，结果（见表4）。

根据EDS分析结果，试样表面腐蚀产物以C、O、Fe元素为主。由于现场注采气体成分中均不含硫，再结合井口工况环境，据此分析挂片试样表面的腐蚀主要由因井筒采气时携带的凝析水和CO2气体共存所导致的均匀腐蚀和点腐蚀所致，其表面腐蚀产物预计以FeCO3为主。

3 结论

（1）结合盐穴注采气井实际情况，基于生产、安全和经济性等多种因素考虑，采用挂片监测的方法对注采生产井进行了腐蚀监测现场试验，并借此完成了相应的试验结果处理和分析评价。

图4 SEM下试样表面腐蚀形貌

表4 试样表面腐蚀产物EDS分析结果

（2）根据腐蚀速率计算结果，参考NACE相关分类标准，监测试验中的均匀腐蚀和点腐蚀情况均属于轻度。

（3）综合试验与分析，推测挂片试样表面腐蚀主要由采气凝析水和CO2气体共存所导致的均匀腐蚀和点腐蚀所致。