延安氣田氣井腐蝕檢測與分析

韓薛云，王泉波，高同福，馮洋，李穎濤

（陜西延長石油（集團）有限責任公司延長氣田采氣一廠，陜西 延安 716000）

1 延安氣田氣井腐蝕因素分析

延長氣田氣井腐蝕受到諸多因素的影響，具體包括：氣組分中CO2含量，介質溫度，產出水的礦化度及 pH值，水溶液中 Cl-、HCO3-、Ca2+、Mg2+離子和溶解O2及細菌等。

采用氣相色譜法來對天然氣組分進行測定，根據近幾年氣井氣組分情況來看，延安氣田氣井除含有常規天然氣成分外，還含有少量CO2氣體。CO2氣體的質量分數在1.30%～4.62%，計算CO2分壓值介于 0.1180～0.7263MPa，絕大部分大于0.21MPa，會產生腐蝕。經過氣井水樣分析得出絕大多數產出水具有高的礦化度、氯離子、碳酸氫根離子含量較高、Ca2+、Mg2+離子含量高、pH值較低。氣井H2S檢測分析，采用碘量法進行測定，得出研究部分氣井含有H2S氣體，但是含量極少，均小于2mg／m3，暫時對腐蝕及生產安全不構成威脅，但是需要實時監測其含量變化，做好防護工作。

2 氣井腐蝕檢測技術

2.1 失重掛片法

將被測試的掛片投放入氣井中，經過一段時間將其打撈，通過掛前于掛后其質量的變化，來測定腐蝕速率［1-2］，計算公式為：

式中：C為常數，8.76×104；Δm為試驗前后掛片質量差，g；A為掛片表面積，cm2；t為試驗時間，h；ρ為掛片密度，g／cm3。

2.2 MID-K電磁探傷測井技術簡介

MID-K電磁探傷測井儀器原理：該測井儀屬于磁測井系列，其工作理論是根據法拉第電磁感應定律［3-5］。

MID-K測井資料通過處理能夠分析管柱損傷、腐蝕程度，油管、套管壁厚，兩層管柱成像譜圖。用來定性識別套管損傷（或缺陷）的類型、損傷程度等［6-7］。MID-K結構圖見圖1。

圖1 MID-K電磁探傷測井儀器結構圖

3 氣井腐蝕情況分析

3.1 掛片分析

延安氣田本次井筒掛片分析20口，其中6口腐蝕速率大于0.13mm／a，達到較重腐蝕，其余14口處于0.025～0.13 mm／a，達到中度腐蝕。

1）掛片宏觀照片。由圖2可看出，掛片表面覆蓋一層的腐蝕產物，但表面腐蝕產物分布不均勻，腐蝕產物顏色呈紅褐色，但分布著灰色斑塊。

圖2 N80試樣宏觀照片

2）試樣SEM微觀分析。由圖3可看出，試樣表面覆蓋腐蝕產物不均勻，存在大量隆起。腐蝕產物膜上隆起部位較致密，但腐蝕產物附近存在網狀物質，不致密。

圖3 N80試樣不同位置SEM（100倍和500倍）

3）腐蝕產物能譜EDS分析。由圖4可看出，腐蝕產物含有主要元素Fe、C、O，同時含有少量的S和Si元素。

圖4 腐蝕產物EDS

4）試樣成分分析。由圖5可看出，腐蝕產物成分主要由FeCO3和Fe3O4構成。圖5中出現的Fe來自于基地金屬，少量 SiO2來源于井下砂粒污染［1-7］。

圖5 腐蝕產物XRD

5）掛片腐蝕情況。見表1所示。

表1 A井掛片腐蝕情況表

3.2 MID-K電磁探傷檢測結果分析

為了檢測油、套管腐蝕情況，本次開展了4口電磁探傷作業。結果表明：這4口井套管部分位置均遭受不同程度的腐蝕。詳見表2。

表2 MID-K電磁探傷檢測結果

A井MID-K電磁探傷檢測結果分析

圖6為294.0～408.0m井段電磁探傷處理成果圖。如圖6所示，縱向探頭近-中區和中-遠區次生感應電動勢曲線均顯示管柱間平滑無異常值，橫向探頭感生電動勢平滑無異常，表示為該段油管、套管無損傷現象。

圖6 A井294.0～408.0m電磁探傷處理成果圖

圖7為2455.0～2484.0m井段電磁探傷處理成果圖。如圖7所示，在2463.55m處，縱向探頭中-遠區次生感應電動勢出現明顯針刺狀負異常，縱向探頭近-中區次生感應電動勢亦顯示負異常，橫向探頭次生感應電動勢異常幅度不明顯，成像圖上該處出現灰色條帶，結合衰減譜圖（圖8）綜合判斷該處套管有腐蝕現象。類似該腐蝕現象在本井388.05m、 1604.70m、 2534.20m、 2653.15m、2666.00m處也存在。

圖7 A井2455.0～2484.0m電磁探傷處理成果

圖8 A井2463.55m處異常譜線與正常譜線衰減圖

4 總結及建議

1）根據MID-K電磁探傷檢測儀對A井檢測分析得出：①本井油管未見明顯損傷；②388.05m、1604.70m、 2463.55m、 2534.20m、 2653.15m、2666.00m套管腐蝕，損失率小于5%；③整段套管存在有磁化現象。

2）N80在A井中發生明顯腐蝕，腐蝕產物主要由碳酸鐵、氧化鐵構成，含少量SiO2，腐蝕產物不均勻，部分剝落；腐蝕速率為0.1785mm／a。

3）在今后，建議對中度腐蝕氣井調整緩蝕劑加注周期；重點關注中度腐蝕井、CO2、Cl-、H2S含量較高氣井，調整這些井的緩蝕劑加注量，控制腐蝕速度在輕度腐蝕范圍。