曙光油田火驅油套管腐蝕現狀及對策

劉滿軍(遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

曙光油田火驅油套管腐蝕現狀及對策

劉滿軍(遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

隨著曙光油田火驅試驗的開展，注氣井和生產井井筒油套管柱均出現了嚴重的腐蝕損壞，給油氣田開發帶來了巨大的經濟損失。通過對不同腐蝕的原因分析，提出了針對性的應對措施。

火驅油套管腐蝕;原因分析;防腐對策

1 火驅腐蝕現狀

1.1 注氣井腐蝕情況

杜66常規火驅及曙13832重力火驅注氣井管柱主要采用N80管材，現場起出的注氣管柱普遍存在腐蝕現象，依據統計情況取得初步認識如下：

（1）注氣管柱腐蝕程度與注氣時間長短、注氣量大小存在一定相關性，且不同部位腐蝕程度也存在較大差異。（2）井筒高溫、濕度增大，將進一步加劇腐蝕現象。

1.2 生產井腐蝕情況

（1）腐蝕程度與周期生產時間長短、階段排氣量大小存在較強相關性，腐蝕部位以液面以上管柱外壁為主。通過現場多井次檢泵等作業起出的生產管柱來看，尾氣組分正常、尾氣量小于5000Nm3連續生產6個月以內的生產井未見明顯腐蝕情況。（2）尾氣量在5000～10000Nm3、連續生產6個月以上的生產井管柱外壁見到明顯腐蝕。（3）部分生產井因尾氣量大、生產時間長，部分使管柱無法起出。（4）受油藏非均質性、前期動用程度等因素影響，個別生產井氣竄嚴重，導致尾氣氧含量超標，加劇了腐蝕現象。

2 腐蝕原因分析

2.1 注氣井腐蝕機理及影響因素

注入井中大量空氣的注入引起氧腐蝕，長時間氧腐蝕會使引起管材局部嚴重腐蝕。

（1）氧腐蝕的機理

氧腐蝕的電化學反應如下:

陽極反應：Fe→Fe2++2e

陰極反應：H2O+CO2→2H++CO2-；2H++2e→H2

陰極產物：Fe+H2CO3→FeCO3+H2

（2）O2腐蝕影響因素

影響氧腐蝕的因素很多，主要包括氧的濃度，pH值，溫度，地層水中離子，流速等有關。

2.2 生產井腐蝕機理及影響因素

生產井中原油高溫燃燒生成CO2、SO2與地層內部水發生化學反應形成碳酸、硫酸、亞硫酸，對井下管柱產生嚴重的腐蝕。另外，高溫條件下，地層中含硫礦物會生成硫化氫含硫化氫環境將引發井下油套管，井口，管線產生不同程度的均勻及局部腐蝕，甚至硫化氫應力腐蝕開裂。

（1）CO2腐蝕機理

CO2電化學腐蝕反應如下：

CO2+H2O+Fe→FeCO3+H2↑

（2）CO2腐蝕影響因素

CO2的腐蝕過程非常復雜，影響腐蝕的因素很多，主要包括環境因素和油套管材料兩類。環境因素主要包括介質溫度、水礦化度、CO2分壓、pH值、流速及水成分等。

2.2.2 H2S腐蝕機理

（1）腐蝕機理

硫化氫電化學腐蝕過程：

陽極：Fe-2e→Fe2+

其中：Had-鋼表面吸附的氫原子[H]-鋼中的擴散氫

陽極反應產物：Fe2＋＋S2－→FeS↓

（2）油套管H2S腐蝕影響因素

影響氧腐蝕的因素很多，主要包括硫化氫濃度，pH值，溫度，氯離子，流速等有關。

3 火驅防腐對策

3.1 注氣井防腐對策

①點火期間氮氣隔熱防腐；②注氣管柱防腐管材N80+ BG80H-13Cr；油層段上部溫度較低（＜100℃），推薦選用N80，油層段管柱材料選用13Cr，因為點火階段該位置處于高溫氧化反應劇烈的部位，溫度通常大于500℃。③封隔器封隔油套環空。

3.2 生產井防腐工藝對策

在火驅生產過程中，一線生產井井底溫度大約為150～200℃，二、三線生產井井底溫度一般30℃左右，且生產井中燃燒伴生的腐蝕性氣體較多，應考慮CO2、H2S及燃燒不充分所剩余O2等混合氣體對油套管及井口的腐蝕問題。的腐蝕產生很大的影響，因此，井下的腐蝕情況是錯綜復雜的，采用某一種防腐措施來解決腐蝕問題幾乎是不可能的。針對H2S和CO2腐蝕提出如下的綜合防腐對策：

（1）采用防腐管材BG80H-3Cr；

（2）生產井控制套壓低于臨界腐蝕壓力，消除H2S腐蝕；

（3）采油樹系統由閥門、法蘭、油管掛、四通、變徑管、彎管和節流閥等組成，它們都是壓力控制的關鍵部件。采油過程中的腐蝕會造成嚴重后果。根據杜66斷塊火驅現場工況分析可知，控制套壓＜0.15，CO2分壓＜0.025MPa，而CO2＜0.02是無腐蝕的，因此CO2腐蝕較微弱；同時，現場H2S含量主要為100ppm左右，腐蝕較小，現場井口腐蝕主要為CO2腐蝕且較微弱，因此采油樹材料防腐蝕等級推薦選擇DD級。

4 結語

調研分析了曙光油田火驅管柱的腐蝕現狀，并對注氣井和生產井的腐蝕原因進行了分析，制定的應對策略主要包括:點火期間氮氣隔熱防腐，注氣井點火油層段油套管選用BG80H-13Cr套管，封隔器封隔油套環空，生產井采用防腐管材BG80H-3Cr，采油樹材料防腐蝕等級推薦選擇DD級。