天然氣氣井腐蝕與防腐技術研究

郭學輝，駱建斌

(西安石油大學，陜西 西安 710065)

材料

天然氣氣井腐蝕與防腐技術研究

郭學輝，駱建斌

(西安石油大學，陜西 西安 710065)

在研究區的氣井進行生產開發時，由于產出來的天然氣中有腐蝕介質，這些介質能夠腐蝕氣井油管發生很嚴重的腐蝕，從而破壞油管影響生產。針對目前的研究區的腐蝕情況，對氣井產生的腐蝕因素進行分析，經過生產過程和實驗室研究，加注適量的緩蝕劑是最有效最省開支的防腐材料。然后通過監測技術形成監測網絡，對氣井進行實時監控，可以及時有效的調整加注方案，為氣井防腐、氣田穩產的提供一定的指導。

防腐對策；緩蝕劑；加注

某氣礦開發了近二十多年，其礦區的氣井油管都有不同程度的腐蝕，腐蝕的類型多樣，腐蝕的范圍由小到大都存在，腐蝕最壞的程度是管壁腐蝕變薄，部分管段直接腐蝕斷落到井底當中，嚴重的影響和限制了其氣田的工作生產運行進度。

1 氣井腐蝕主要影響因素

通過對國內外氣田氣井的研究資料來看，影響氣井井管腐蝕的因素多種，但其最主要的因素有3種：天然氣中所含H2S；天然氣中所含CO2；氣田水中的Cl-。

H2S的破壞力主要是點蝕氣井管壁，使其部分管壁厚度減小變薄、坑蝕或穿孔，H2S與鋼材發生反應形成氫鼓泡；CO2腐蝕管道剛主要表現為孔腐蝕和輪蘚狀腐蝕，并且腐蝕穿孔的效率非常高；氯離子(Cl-)主要有兩種來源：第一是氣田水中礦化物；第二是氣井進行酸化作業時殘留的酸，由于存在氯離子使其腐蝕的速度加快2～5倍，尤其會加快管道剛的局部腐蝕。

2 氣井防腐的工藝技術

目前，含硫氣井的防腐的工藝技術有:使用抗硫耐蝕材料、涂抹防腐蝕涂層、加裝多層套管、安裝井下封隔器、加注緩蝕劑及套管的陰極保護。通過礦區長期的生產防腐經驗得出選用能夠有效的對抗硫油套管防腐的保護技術是加注合適的緩蝕劑[1]。

在選用抗硫油套管上，行業內已經規范了技術指標，而緩蝕劑沒有可參照技術和標準，因為其使用的特殊性，所以，在結合到氣礦區生產開發的過程中，總結歸納每次加入緩蝕劑的應用效果，再結合前人的研究成果，對今后每一口需要加緩蝕劑提供更合理的方案。

2.1氣井緩蝕劑保護技術

緩蝕劑，別名又叫腐蝕抑制劑，將其投入一定量到氣井當中時，能在管道壁和已經腐蝕面上減緩其腐蝕的速度，起了一定的保護作用。由表1得，J1井是加注了合適的緩蝕劑，J38井按固定量加的，其腐蝕結果是J1井井管腐蝕較輕，J38井井管腐蝕嚴重。

表1 J1井、J38井腐蝕介質含量和腐蝕情況

2.1.1 緩蝕劑選擇

緩蝕劑具體的應用及應用種類是根據腐蝕介質和其特定的腐蝕環境來決定的，若是同種腐蝕介質，腐蝕的環境不同，所用緩蝕劑不一樣。在實際的操作中，先確定該氣井的腐蝕的介質和環境，在經過室內的分析化驗和現場評價來確定緩蝕劑[2]。

2.1.2 緩蝕劑預膜

緩蝕劑預膜的概念是在往氣井里加入足量的緩蝕劑使金屬壁能夠充分與緩蝕劑接觸并對表面壁形成保護，這樣能夠減少投入緩蝕劑。在第1次或者6個月以上沒有加注緩蝕劑，就應進行緩蝕劑預膜的操作。準備好預膜的緩蝕劑在24 h以內全部加注到氣井當中，在經過5 d以后需要對氣井內局部管壁沒有形成預膜的進行加注修補，以此同時開始加注正常的緩蝕劑量。氣井經過緩蝕劑預膜處理形成預膜量的表達式(1)。

V=2.4D×L

(1)

式中V——預膜量，l；

D——管徑，mm；

L——管長，km。

2.1.3 加注量

通過緩蝕劑室內的分析化驗和現場評價來確定加注量和周期(見圖1)，還要考慮氣井類別(已投產井、未投產井及特殊氣井)、井深、產氣量和產水量等因素。緩蝕劑正常加注量及周期見表1，在研究區各個氣井的情況不一樣，要結合具體實際情況，按照表中的標準進行加注調整。

圖1 加注工藝示意圖

2.2緩蝕劑應用效果

目前研究區評價緩蝕劑使用的合理加注量和類型及其保護的效果的方法有3種：失量腐蝕掛片檢測；在線腐蝕探針監測；緩蝕劑殘余濃度分析。以下來分析一下3種方法的優勢及缺點，3種方法能夠相互搭配使用，能發揮出更好的使用效果。

失量腐蝕掛片檢測：在實驗室中，進行兩組實驗對比，相同的材質和質量兩塊樣品，同一個腐蝕環境，一個是沒有加注和另外一個是加緩蝕劑，在相同的時間內，同時取出樣品進行清洗稱重，把兩組樣品前后的質量各自相減得出損失量，將損失量除以時間得出腐蝕率，進而算得緩蝕劑的緩蝕率。

在線腐蝕探針監測技術的優點是能夠快速準確的監測并且易操作，該技術能在氣井采氣作業的過程中，直接用電信號來測量腐蝕速度的實時變化值，通過變化值能及時反映出腐蝕的環境；該監測技術的電信號可以連接到常規儀器中，通過監測值能夠監測到氣井內的腐蝕環境情況，并對生產裝置和加注的緩蝕劑進行調整，以達到最佳的生產及加注效果。

緩蝕劑殘余濃度分析，第1種和第2種技術都是通過腐蝕速率的測量值來推算出其緩蝕率，但是緩蝕劑都是通過產出的水帶回到地面，其產出水含有緩蝕劑的殘余濃度，通過對殘余濃度的檢測，就計算出井中緩蝕劑的含量，這樣就可以確定緩蝕劑是否對井管形成有效的保護。

2.3緩蝕劑質量關

緩蝕劑原料是合成的化學制品，為了確保其質量安全，需要對生產供應商的緩蝕劑進行抽樣檢測，檢測的標準按照生產供應商提供的，嚴格把控質量關。在實際的現成應用過程中，需要對緩蝕劑的生產保質期進行查看，一旦超過保質期，堅決不能使用。

3 氣井防腐的操作建議

氣井防腐的工作是持續不斷的過程，在氣井生產運行中時，要對氣井防腐進行有效的組織管理，建立責任落實到位的監督機制，對防腐的進行全面的跟蹤，從方案制定到實施每一步都監督，弱出現問題可以隨時調整變化，確保防腐工作有效性。

3.1氣井井管腐蝕預測

通過氣井所測的各項數據進行統計分析，建立其氣井的腐蝕模型，該模型能夠計算腐蝕的速度并能預測氣井管壁的使用年限，這樣能對新井的完井設計提供一些指導。改模型是建立在大量的數據(室內試驗、現場分析、各種儀器的檢測)基礎之上的，數據越豐富，預測的結果越好[3]。

3.2建立監測網絡

在氣井從開采，到后期防腐一系列的工藝，其產量、氣井的壓力、產液量等井內的參數都在發生變化，緩蝕劑的類型、加注量也要發生變化。所以，通過腐蝕掛片、在線探針監測和緩蝕劑殘余濃度分析3種技術來建立氣井腐蝕監測網絡。監測網絡能及時了解氣井的腐蝕程度，實時關注加注緩蝕劑后的效果，通過腐蝕監測網絡可以及時調整緩蝕劑類型和分量，更科學的防腐，為氣井穩產提供一定的保障。

4 結 論

對研究區氣井井管進行防腐是系統工程，其過程涉及到生產開發的每一個環節，要早預防，早發現，早處理的工作方針，在氣井開始投產前，就需要對氣井管壁進行保護，重點防腐的是準備投產的新井和剛先換的井管的作為目標。

在實際的生產過程和實驗室對氣井腐蝕檢測分析中，加注緩蝕劑是對氣井井管防腐最有效最節約成本的。通過對每個氣井的實際生產情況和腐蝕的程度及腐蝕的環境，進行選取合適的緩蝕劑進行加注，確保最佳效果。

在氣井從開采，到后期防腐一系列的工藝，井內的參數都在發生變化，對應的緩蝕劑也要發生變化。即通過文中敘述的3種技術來建立氣井腐蝕監測網絡。監測網絡能及時了解氣井的腐蝕程度，實時關注加注緩蝕劑后的效果，通過腐蝕監測網絡可以及時調整緩蝕劑量，做到科學的防腐，為氣井穩產提供一定的保障。

[1] 張文鐘, 高嵩, 戰風濤. 環烷酸基咪唑啉類緩蝕劑的合成及緩蝕性能評價[J]. 廣東化工, 2013(14): 56-57.

[2] 張志川, 唐和清. 油田腐蝕實例及腐蝕機理解析與控制技術[J]. 材料保護, 2004, 36(10): 39-41.

[3] 張愛社, 吝愛芳. 中原油田油系統腐蝕狀況分析及對策[J]. 石油與天然氣化工, 2002, 31(1): 41-43.

CorrosionandAnticorrosionTechnologyofNaturalGasWell

GUO Xuehui, LUO Jianbin

(Xi'anUniversityofPetroleum,Xi'an,Shanxi710065,China)

During the production and development of gas wells, we think corrosive media in natural gas can corrode the serious corrosion of the gas well tubing to undermine the tubing to affect the production. In view of the corrosion situation in the current area, the corrosion factors of the gas wells are analyzed. After the production process and laboratory research, the appropriate amount of corrosion inhibitor is the most effective and cost-effective anticorrosive material. Through the monitoring technology to form a monitoring network in real-time monitoring of gas wells, we can make a timely and effective adjustment of the filling program for gas wells corrosion and gas field stability to provide some guidance.

Anti-corrosion measures; Corrosion inhibitor; Filling

2017-06-15

郭學輝(1962-)，男，湖南人，教授級高級工程師，研究方向：油田腐蝕控制與污水處理技術、化學解堵與油氣增產技術、提高采收率技術、油田化學劑應用技術等，手機：17782625101，E-mail：shiyougxh@163.com.

TE983

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.029