G702-HZ固體緩蝕阻垢棒在油井中的應用

蘇春娥，馬建文，李銀平，陳 偉，李 璇

（1. 長慶油田公司第二采油廠，甘肅 慶陽 745100； 2. 長慶油田公司第二采油技術服務處，甘肅 慶陽 745100）

G702-HZ固體緩蝕阻垢棒在油井中的應用

蘇春娥1，馬建文2，李銀平1，陳 偉1，李 璇1

（1. 長慶油田公司第二采油廠，甘肅 慶陽 745100； 2. 長慶油田公司第二采油技術服務處，甘肅 慶陽 745100）

在油田開發過程中，特別是油田進入中后開發期油井井筒腐蝕結垢日益嚴重，管桿腐蝕斷裂、漏失，結垢使抽油泵、，嚴重影響了油井產能的正常發揮。在油井油套環加入緩蝕劑和阻垢劑作為一種抑制或減緩腐蝕結垢的有效手段，目前得到了廣泛應用。但液體藥劑普遍存在損耗量大、保護周期短、保護范圍小、加藥工藝復雜等缺點。探索試驗了一種井下用固體緩蝕阻垢棒，檢泵時直接投加到尾管下連接的花管內，使其成分隨采出液緩慢、勻速釋放，不傷害地層，有效期長，對減輕油井井筒腐蝕結垢有明顯效果。

緩蝕； 阻垢； 緩慢釋放； 油井

隨著油田開發進入中后期，油井結垢腐蝕日益嚴重，主要治理措施為油套環空加緩蝕劑、阻垢劑，隨著油流的稀釋沖刷，藥劑消耗大，作用時間短，抑制效果受到影響，且對于偏遠井來說，運輸難度大，加藥周期執行不易。因此，研究一種可在井筒內緩慢釋放的藥品，同時起到緩蝕和阻垢兩種作用，顯得非常必要[1]。

1 結垢腐蝕原因及危害

1.1 結垢腐蝕原因

隨著油田進入開發中后期，含水升高，采出水有效回注，個別區塊清、污混注，多層系開采，配伍性差，存在造成結垢、腐蝕現象的日益嚴重；原油從地層到地面的開采過程中，隨著溫度、壓力的下降，破壞了水中離子原有的平衡，造成油管桿結垢、腐蝕[2]；目前隴東老油田共有結垢井 971口，其中結垢嚴重井276口，占結垢總井數28.4%。垢型以CaCO3垢為主，結垢部位主要集中在尾管、花管和泵上500 m油管、桿上；腐蝕井657口，其中腐蝕嚴重井223口，占腐蝕井總數的33.9%。腐蝕形態以坑點狀腐蝕及垢下腐蝕為主，腐蝕部位集中在下部油管、尾管及泵上50根油桿處。

1.2 結垢腐蝕危害

（1）腐蝕結垢造成作業成本大。據統計 2011年發生小修作業3 727井次，其中因井筒腐蝕結垢問題上修的井有1 628井次，占到了總作業量的43.7%。主要是馬嶺、華池、城壕等油田處于中高含水開發階段，腐蝕結垢現象嚴重；馬嶺、城華腐蝕結垢井716口，占開井數的74.5%，治理工作量大。

（2）、每年因結垢腐蝕造成的井筒大修作業呈上升趨勢，2010年1-10月份因結垢腐蝕大修處理井筒41口，發生費用758.9萬元，每年因結垢腐蝕發生大修處理井筒費用占措施井總費用的10%左右。

（3）結垢腐蝕造成油井產能損失較大。油井結垢后造成近井地帶地層堵塞嚴重，產量下降幅度較大，遞減幅度在15%～20%，每年因結垢導致地層堵塞井在100口左右，年損失產能(1.5～2)×104t；腐蝕造成的套損井每年在20口左右，雖然治理措施挽回了部分產能，但從近年來新增套破井生產情況來看，當年新增套破井和上年套破井產量遞減幅度在35%～40%左右，每年造成的產量損失平均(3～4)× 104t，這無疑增加了老油田穩產的難度。

2 目前治理措施及存在問題

2.1 油套環空加藥技術

主要是從油套環空加入阻垢劑或緩蝕劑，利用藥劑的化學作用緩解井筒結垢、腐蝕現象。目前應用中主要存在的問題：

投加的液體藥劑在未充分發揮作用時，就被抽汲油流帶出，藥劑的作用時間短，有效保護周期短；

液體藥劑由于受稀釋及管壁粘附影響，造成部分藥劑損失，加藥量大，成本高；

緩蝕劑、阻垢劑投加人工工作量大，且不同廠家的藥劑配伍性不好，反應產物會對地層形成污染傷害，對抽油泵性能發揮產生影響；

對一些偏遠井，每日加藥不能實現；

井下有封隔器的井，不能實施；

受崗位員工責任心和技術素質的影響，導致藥品不能按時按量投加，影響治理效果。

2.2 油管保護器

該技術是在油井腐蝕部位的油管上接鋅陽極短節，利用電化學中犧牲陽極保護陰極的原理；正常工作時，充當原電池陽極的油管鋅陽極短節首先被腐蝕損壞，達到減緩井筒管桿腐蝕的目的。

經過多年的現場使用表明，有一定防腐效果，但自身的使用周期較短，平均僅為2個月，且保護范圍較小，前后50 m。

3 固體緩蝕阻垢棒的研發思路

3.1 成份及制備方法

由2－瞵酸丁烷－1,2,4－三羧酸、聚乙二醇、六偏磷酸鈉、司班－60、硬脂酸按一定比例混合，用壓力機壓制成棒型。合成原理是在緩蝕阻垢劑中加入高分子聚合物，通過大分子聚合物的包裹作用，控制緩蝕阻垢棒有效組份的釋放速度，同時加入一定量的催化劑成分，使其形成網狀架構，抑制結垢粒子聚集成垢。

傳統制備方法有5種：高溫熔融法、吸附浸漬法、膠囊包覆法、膠結粘合法和混合壓制法。現用固體緩蝕阻垢棒通過混合壓制法制成的[3-5]。

3.2 性能適用性

3.2.1 緩蝕性能評價

分別在20, 60, 80 ℃ 3個溫度進行固體緩蝕阻垢劑的緩蝕率評價（表1）。由試驗數據可以看出，隨著溫度的升高，緩蝕率逐漸下降，但在 80 ℃時緩蝕率仍高達91.0%，說明緩蝕阻垢劑緩蝕性能好。

表1 不同溫度下緩蝕速率Table 1 Corrosion inhibition rate at different temperatures

3.2.2 阻垢性能評價

由圖1可看出，在20, 60, 80 ℃下濃度和阻垢率的關系，隨著濃度的增加，阻垢率增加，達到50 mg/L時阻垢率不再上升或上升很慢；隨溫度升高阻垢率變低，但在20, 60 ℃下阻垢率均能達到75%以上。

圖1 濃度與阻垢率關系曲線Fig.1 Concentration and inhibition rate curve

3.2.3 耐溫性能好

通過試驗表明固體緩蝕阻垢棒在溫度為 20～70℃時，基本性能不發生變化。

3.2.4 有效周期長

由于固體緩蝕阻垢棒緩慢均勻釋放，能夠保持有效作用濃度，經試驗測定緩蝕率大于90%，阻垢率大于75%。藥劑持續作用時間180 d以上。

3.2.5 清潔無污染

固體緩蝕阻垢棒在井筒內緩慢溶解，不會發生成塊脫落，堵塞儲層和抽油泵等現象。在達到使用周期后，可完全溶解無殘留，所用輔料無毒、無味，穩定性好，不會對采油過程產生任何不利影響。

3.3 工藝實施

根據生產井的采出液流量、井底溫度、動液面高度、設計有效期等因素計算出所需的重量或數量，在修井或檢泵過程中下入，主要有兩種方式：直接投放于人工井底或下入抽油泵下花管中。固體緩蝕阻垢棒緩慢釋放后到花管，進入泵口，對抽油泵、油管、油桿都有很好的保護作用，尤其是是對結垢、腐蝕嚴重的油井、偏遠井更加適合，不受井下封隔器的影響，適用性更普遍（圖2）。

圖2 井下管柱示意圖Fig.2 Downhole string schematic

3.4 用量計算

固體緩蝕阻垢棒的有效成分釋放大致可以分為兩個階段：速釋階段和緩釋階段。釋放速率的影響因素有水的礦化度、溫度、流動狀態以及固體緩蝕阻垢棒的表面積均有關。

由于該緩蝕阻垢棒是水溶性的，因此根據油井的日產水量計算投加量。施工用量根據現場經驗公式：

式中： m —所需緩蝕阻垢棒質量,g；

ρ—緩蝕阻垢棒密度,g/cm3(1.274);

β—緩蝕阻垢劑投加濃度×10-6；

Q —日產液量,m3/d；

fw—含水,%；

t—使用周期/d。

由緩蝕棒質量和每根緩蝕棒的質量可計算出所用緩釋棒的根數。

4 現場應用情況

從2011年4月起，通過現場調研和技術交流，逐步在長慶油田采油二廠試驗應用 G702-HZ固體緩蝕阻垢棒，目前應用 26口井。平均檢泵周期由131 d延長止目前的175 d，單井平均延長44 d，部分井效果還在延續，相當于26口井每年少作業18井次（365×26/131-365×26/175=18）。

計算投入產出比：每箱G702-HZ固體緩蝕阻垢棒4 250元,作業1次2萬元

投入產出比：4 250×27︰18×20 000=1︰3.1

5 結論與認識

（1）固體緩蝕阻垢棒具有工藝簡單、有效期長，浪費少的特點，適合進一步推廣使用。

（2）藥塊的初溶溫度要與井底溫度相適應，一旦藥塊的溶解溫度高于井底溫度，就會失去防垢作用。

（3）不同區塊藥品溶解溫度控制難度大，區塊適應性差，不能滿足現場加藥需求。

（4）加藥方式只有結合小修作業才能實施。

（5）對部分大液量井，花管中的緩蝕阻垢棒沖刷快，溶解快，導致使用周期短。

（6）對于出砂井，下入井底的緩蝕阻垢棒有可能被埋，緩蝕阻垢作用受到影響。

［1］周云.一種耐高溫固體緩蝕阻垢劑的研制[D].武漢：華中科技大學碩士論文,2004.

［2］李鶴林，路民旭. 腐蝕科學與防腐蝕工程技術新進展[M].北京：化學工業出版社，1996: 16.

［3］郭亮,李養池,等.新型高效固體緩蝕阻垢棒研制[J]. 腐蝕與防護，20 11，32（6）：470-472.

［4］趙修太,杜春安,邱廣敏,等.長效固體緩蝕劑的研制及應用[J].石油化工腐蝕與防護,2005,22(4):23-26.

［5］尹敬軍.多效固體緩蝕阻垢棒的研發[J]. 石油與天然氣化工,2007:49 0-494.

Application of Solid Corrosion and Scale Inhibition Rods in Oil Wells

SU Chun-e1，MA Jian-wen2，LI Yin-ping1，CHEN Wei1，LI Xuan1
（1. Changqing Oilfield Company No.2 Oil Production Plant, Gansu Qingyang 745100，China; 2. Changqing Oilfield Company No.2 Oil Technical Services Department,Gansu Qingyang 745100，China）

In the oil field development process, especially development mid and late stage , the wellbore corrosion of oil wells is increasingly serious, rod and tubing often form corrosion cracking and leakage, which can seriously affect normal functioning of well productivity. Adding corrosion inhibitor and scale inhibitor in the oil ring of oil wells as an effective means to restrain the corrosion and scaling has been widely applied. However, there are many shortcomings in above process, such as big consumption of the liquid reagent, short protection cycle, small protection scope, complex dosing process. In this paper, a downhole solid corrosion and scale inhibition rod was tested and explored. During pump inspection, the solid corrosion and scale inhibition rod was directly fixed in preforated tube connected to the tail pipe, so that corrosion and scale inhibitor released slowly and uniformly, which can not harm the strata, and can reduce oil corrosion and scaling of the well borehole.

Corrosion inhibition；Scale inhibition；Slow-release；Well

TE 982

A

1671-0460（2012）06-0588-03

2012-04-26

蘇春娥（1974-），女，陜西富平人，工程師，碩士，2010年中國石油大學（北京）油氣井工程專業，從事采油工藝的研究與應用。E-mail：121356111@qq.com。