延安气田气井腐蚀检测与分析

韩薛云，王泉波，高同福，冯洋，李颖涛

（陕西延长石油（集团）有限责任公司延长气田采气一厂，陕西 延安 716000）

1 延安气田气井腐蚀因素分析

延长气田气井腐蚀受到诸多因素的影响，具体包括：气组分中CO2含量，介质温度，产出水的矿化度及 pH值，水溶液中 Cl-、HCO3-、Ca2+、Mg2+离子和溶解O2及细菌等。

采用气相色谱法来对天然气组分进行测定，根据近几年气井气组分情况来看，延安气田气井除含有常规天然气成分外，还含有少量CO2气体。CO2气体的质量分数在1.30%～4.62%，计算CO2分压值介于 0.1180～0.7263MPa，绝大部分大于0.21MPa，会产生腐蚀。经过气井水样分析得出绝大多数产出水具有高的矿化度、氯离子、碳酸氢根离子含量较高、Ca2+、Mg2+离子含量高、pH值较低。气井H2S检测分析，采用碘量法进行测定，得出研究部分气井含有H2S气体，但是含量极少，均小于2mg／m3，暂时对腐蚀及生产安全不构成威胁，但是需要实时监测其含量变化，做好防护工作。

2 气井腐蚀检测技术

2.1 失重挂片法

将被测试的挂片投放入气井中，经过一段时间将其打捞，通过挂前于挂后其质量的变化，来测定腐蚀速率［1-2］，计算公式为：

式中：C为常数，8.76×104；Δm为试验前后挂片质量差，g；A为挂片表面积，cm2；t为试验时间，h；ρ为挂片密度，g／cm3。

2.2 MID-K电磁探伤测井技术简介

MID-K电磁探伤测井仪器原理：该测井仪属于磁测井系列，其工作理论是根据法拉第电磁感应定律［3-5］。

MID-K测井资料通过处理能够分析管柱损伤、腐蚀程度，油管、套管壁厚，两层管柱成像谱图。用来定性识别套管损伤（或缺陷）的类型、损伤程度等［6-7］。MID-K结构图见图1。

图1 MID-K电磁探伤测井仪器结构图

3 气井腐蚀情况分析

3.1 挂片分析

延安气田本次井筒挂片分析20口，其中6口腐蚀速率大于0.13mm／a，达到较重腐蚀，其余14口处于0.025～0.13 mm／a，达到中度腐蚀。

1）挂片宏观照片。由图2可看出，挂片表面覆盖一层的腐蚀产物，但表面腐蚀产物分布不均匀，腐蚀产物颜色呈红褐色，但分布着灰色斑块。

图2 N80试样宏观照片

2）试样SEM微观分析。由图3可看出，试样表面覆盖腐蚀产物不均匀，存在大量隆起。腐蚀产物膜上隆起部位较致密，但腐蚀产物附近存在网状物质，不致密。

图3 N80试样不同位置SEM（100倍和500倍）

3）腐蚀产物能谱EDS分析。由图4可看出，腐蚀产物含有主要元素Fe、C、O，同时含有少量的S和Si元素。

图4 腐蚀产物EDS

4）试样成分分析。由图5可看出，腐蚀产物成分主要由FeCO3和Fe3O4构成。图5中出现的Fe来自于基地金属，少量 SiO2来源于井下砂粒污染［1-7］。

图5 腐蚀产物XRD

5）挂片腐蚀情况。见表1所示。

表1 A井挂片腐蚀情况表

3.2 MID-K电磁探伤检测结果分析

为了检测油、套管腐蚀情况，本次开展了4口电磁探伤作业。结果表明：这4口井套管部分位置均遭受不同程度的腐蚀。详见表2。

表2 MID-K电磁探伤检测结果

A井MID-K电磁探伤检测结果分析

图6为294.0～408.0m井段电磁探伤处理成果图。如图6所示，纵向探头近-中区和中-远区次生感应电动势曲线均显示管柱间平滑无异常值，横向探头感生电动势平滑无异常，表示为该段油管、套管无损伤现象。

图6 A井294.0～408.0m电磁探伤处理成果图

图7为2455.0～2484.0m井段电磁探伤处理成果图。如图7所示，在2463.55m处，纵向探头中-远区次生感应电动势出现明显针刺状负异常，纵向探头近-中区次生感应电动势亦显示负异常，横向探头次生感应电动势异常幅度不明显，成像图上该处出现灰色条带，结合衰减谱图（图8）综合判断该处套管有腐蚀现象。类似该腐蚀现象在本井388.05m、 1604.70m、 2534.20m、 2653.15m、2666.00m处也存在。

图7 A井2455.0～2484.0m电磁探伤处理成果

图8 A井2463.55m处异常谱线与正常谱线衰减图

4 总结及建议

1）根据MID-K电磁探伤检测仪对A井检测分析得出：①本井油管未见明显损伤；②388.05m、1604.70m、 2463.55m、 2534.20m、 2653.15m、2666.00m套管腐蚀，损失率小于5%；③整段套管存在有磁化现象。

2）N80在A井中发生明显腐蚀，腐蚀产物主要由碳酸铁、氧化铁构成，含少量SiO2，腐蚀产物不均匀，部分剥落；腐蚀速率为0.1785mm／a。

3）在今后，建议对中度腐蚀气井调整缓蚀剂加注周期；重点关注中度腐蚀井、CO2、Cl-、H2S含量较高气井，调整这些井的缓蚀剂加注量，控制腐蚀速度在轻度腐蚀范围。