延长油田C油区油井腐蚀产物分析研究

徐江峰，赵升，郝健，黎力，王成艳

（延长油田股份公司， 陕西 延安 716000）

延长油田C 油区，面积10.37 km2，其构造位置属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中部，主要含油层系为侏罗系延安组和三叠系延长组。目前研究区共有生产井 77 口、注水井 12 口，石油地质储量为1 166.29×104t，主要开采层位为延9、长2。

近年来，该区块持续推进注水开发稳产和精细注水，月注采比逐步增加，产量趋于稳定。综合含水率在70%～75%之间。

在油田注水开发的大背景下，油田含水率的增长成为具有普遍性，代表性的问题的引发因素。以草垛湾项目区为例，从2019年5月开始，综合含水率稳步回升。

研究发现，当含水率大于75%时，产出液换相，由油包水型转换为水包油型，杆、管表面失去原油的保护作用，摩擦的润滑剂由原油变为产出水，失去原油的润滑剂作用，产出水直接接触抽油杆和油管，腐蚀速度增大，抽油杆和油管内壁磨损速度加快，磨损严重。

检泵周期2～3 个月，部分油井修井发生频繁。主要原因：井筒内采出发生腐蚀、结垢。草垛湾的区块的总生产油井77 口，目前开井27 口，开井率35%。有注水井18 口，开井17 口。发生腐蚀、结垢比较严重的油井数量约20 口。

1 材料及方法

1.1 主要仪器及试剂

主要试剂：石油醚，盐酸，EDTA 溶液，总铁测试试剂，氢氧化钠溶液，氨水缓冲液，铬黑T 指示剂，钙指示剂，硫酸盐还原菌（SRB）培养瓶，铁细菌（IOB）培养瓶，腐生菌（TGB）培养瓶，测试管。

主要设备：电子天平，梅特勒-托利多，型号ME204；高温电子炉，日本panasonic 公司，型号MOV-212-PC：超声波清洗器，昆山市超声仪器厂，型号KQ3200E；紫外分光光度计，哈希DR6000；电热恒温箱，上海博讯，型号BP272；高温灭菌箱，日本ALP，型号CL-32L；多参数水质现场测试仪，郑州沃特，ZZW-II 型; EDS 能谱仪。

1.2 腐蚀及结垢产物取样标准

现场取样工作对样品实验室检测结果具有较大的影响。为保证实验结果的准确性，对现场腐蚀及结垢产物取样依据《SY/T 0546—2016 腐蚀产物的采集与鉴定技术规范》进行。

1.3 实验方法

腐蚀及结垢产物采集[1]：利用非金属铲及非金属镊子对修井时取出的油管及油杆现场腐蚀垢样进行刮取，将产物迅速放置至已备好的充满氮气的容器中；另取一部分垢样，将腐蚀产物沿金属基体取下立刻放入装满200 mL 生理盐水（氯化钠含量0.9%）的溶液中，立即密封保存，24 h 之内带回实验室检测。所有取样器具均在高温灭菌箱中经过121 ℃灭菌20 min。

水分含量测定：将垢样粉碎并研磨，用烧杯称取一定量垢样，置于恒温箱中105 ℃干燥2 h，置于干燥器中冷却30 min称量质量差，计算水分含量。

有机物含量测定：对烘干后的垢样进行研磨，过筛，称取过筛后的质量，用石油醚浸泡2 h，必要时使用超声加速溶解，多次浸泡至恒重，恒温105 ℃干燥2 h，冷却称重，计算垢样减重，计算有机物含量。

酸不溶物质量：取上述垢样，加入过量盐酸20 mL 溶解，称量经烘干后滤纸质量，将滤纸折叠，过滤入量筒，烘干滤纸，称量，计算滤纸增重，记录量筒中滤液体积。

测定铁的含量：取10 mL 的滤液，用50 m 去离子水稀释，加入铁试剂，同时做空白，测定并且计算滤液含铁量。

钙镁的测定：取1 mL 滤液，加入50 mL 去离子水稀释，分别添加氨水缓冲液、铬黑T 和氢氧化钠溶液、钙指示剂，对溶液的钙镁含量进行测定，并且换算成对应的碳酸钙、碳酸镁质量。

细菌的测定：将取回的含菌待测样用超声处理10 min。利用绝迹稀释法，取1 mL 含菌液注入1 号细菌瓶，震荡摇晃混合均匀，再取1 mL 注入2 号样，逐级注入至五号瓶。每个水样做腐生菌，铁细菌和硫酸盐还原菌三个细菌种类，按二组重复法进行操作。将上述注射过的细菌瓶送入恒温培养箱，设定30 ℃进行培养，根据阳性反应的瓶数，对照菌量计数表，读取细菌数量。

X 射线能谱测量：取上述经油分含量测定过的样品（样品量大于1 g），冷风干燥，用玛瑙研钵进行研磨，用x 射线衍射仪进行测定。

总铁含量、氧含量、硫化物现场测定：取油井采出水，将对应测试管浸入待测水样中折断，待测液充满测试管，依据不同检测参数等待不同时间，按键读取测量结果记录。

2 实验结果及分析

实验过程中采集了六口井的垢样及腐蚀产物，见图1，对其结果进行了分析。

图1 SRB 和 IOB 混合体系的腐蚀机理图[4]

分析结论如表1。

表1 腐蚀产物和结垢产物测定结果

由表1 可以看出，各口井垢样取回测定的结果中，均含有少量水分和少量有机物；以氧化铁计算的铁质量分数范围值为9.7%～24.6%，说明油井井筒内部发生了不同程度的腐蚀；且各油井均有结垢的现象，其中结垢量最高达63.8%；各油井钙镁离子含量与铁含量的情况各不相同，说明腐蚀和结垢的程度均不一样，需针对油井具体情况进行防腐和防垢研究。在腐蚀产物中，普遍能检测到细菌的存在，其中腐生菌（TGB）含量从9～1 300 个·mL-1，说明其能广泛适应油井环境，为在油井中存在的优势菌群，在考虑腐蚀影响因素时应将其纳入考虑。

对这六口井进行采出水现场参数测定，结果如表2。

表2 现场参数测定结果表

通过分析表2 数据，在溶液中部分能检测中较高的溶解氧含量，部分原因来自修井等导致的氧气侵入油井。

YJ419-6 井在氧质量浓度为6 mg·L-1的情况下，TGB 含量达1 300 个·mL-1，而SRB 和IOB 均有500个·mL-1。在混合微生物体系中[2]，协同作用会抑制或促进金属材料腐蚀。这里的协同作用指的是两种微生物之间在各自正常的生命活动下，对金属材料腐蚀的抑制或促进会产生相同的影响。微生物的协同作用在自然界是一种普遍的现象，很多研究证实，协同作用促进了生物膜的形成和生物膜量的增加。许萍等认为[3]，研究较多的 SRB 和 IOB 的混合体系就是通过对氧需求的不同，促进了对金属的腐蚀。

高含氧促进了好氧菌优势菌群的生长，而SRB在传统认识中一直认定为厌氧菌，但有研究表明，在好氧菌大量繁衍形成胞外聚合物（EPS）的情况下，EPS 与金属基底之间由于细菌繁衍消耗了氧气，会形成局部低氧空间，有利于硫酸盐还原菌的生长，如图1 所示。

除此之外，有氧环境可能导致严重的金属腐蚀。而高硫化物、硫化物与二氧化碳共存条件下的腐蚀亦有多有研究。

对三口典型井的eds 分析结果见表3。从表3可知，选取的三口井在腐蚀产物样中硫化物含量有较大区别，可得知YJ435-3 和YJ409 存在硫化氢腐蚀；溶解二氧化碳存在导致了能谱中存在较高的碳元素，可得知YJ409 存在二氧化碳腐蚀和硫化物腐蚀。YJ419-6 存在较高的氧元素含量，与溶液中溶解氧含量对应，可得知高溶解氧促进了YJ419-6 的腐蚀。

表3 EDS 分析结果表 w/%

3 结论

C 油区腐蚀产物取样的化学容量法及eds 分析结果认为存在硫化氢腐蚀、二氧化碳腐蚀和氧腐蚀类型；YJ419-6 可能存在细菌协同腐蚀作用；需从上述几个腐蚀类型设计实验，验证防腐防垢效果。