CO2驱采井防腐配套技术研究与应用

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摘 要：本文综述了油气田开发中co2腐蚀的严重性、腐蚀机理及影响因素。在对CO2腐蚀的现象、特点、类型、机理以及腐蚀的影响因素研究的基础上，提出了含CO2驱油井防腐工艺技术应着重解决好含CO2对应油井完井采用玻璃钢、不锈钢复合套管，生产管柱采用玻璃钢尾管加深、加注缓蚀剂等几种有效的防腐蚀措施。

关键词：CO2腐蚀 影响因素 腐蚀机理 防腐 配套技术

一、CO2对油套管腐蚀的现状

CO2对钢铁设备的腐蚀的形态可分为全面腐蚀（也称均匀腐蚀）和局部腐蚀两大类。形成全面腐蚀时，金属的全部或大部分表面积上均匀地受到破坏。形成局部腐蚀时，钢铁表面某些局部发生严重的腐蚀而其它部分没有腐蚀或只发生轻微的腐蚀。点蚀属局部腐蚀，点蚀出现凹孔并且四周光滑；台地侵蚀属均匀腐蚀，会出现较大面积的凹台，底部平整，周边垂直凹底；但在流动条件下，流动会诱使台地侵蚀出现局部腐蚀形成凹沟，形状呈平行于物流方向的刀线槽沟。

整个油管腐蚀得千窗百孔，形同筛网。从内侧表面可明显看出有平行于油流方向的槽沟和凹孔，充分表明了存在严重的流动诱使局部腐蚀和点蚀的现象，说明了油管在发生全面腐蚀的同时，又产生了严重的局部腐蚀。

二、CO2腐蚀机理

干燥的CO2气体本身是没有腐蚀性的。CO2较易溶解在水中，而在碳氢化合物（如原油）中的溶解度则更高，气体CO2与碳氢化合物的体积比可达3比1。当CO2溶解在水中时，会促进钢铁发生电化学腐蚀。并在不同的温度等条件下产生不同形式的腐蚀破坏。因此，根据腐蚀破坏形态，可以提出不同的腐蚀机理。下面以碳钢和含铬钢的CO2腐蚀为例来进一步阐述钢铁在CO2介质中发生腐蚀的基本原理。前述分析说明，从大体上来说，CO2腐蚀可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类，且随着温度等不同有不同的腐蚀形态。根据金属表面产生的腐蚀破坏形态，可以按介质温度范围将腐蚀分为三类：在温度较低时，主要发生金属的活性溶解，为全面腐蚀，而对于含铬钢可以形成腐蚀产物膜。在中温区，两种金属由于腐蚀产物在金属表面的不均匀分布，主要发生局部腐蚀，如点蚀等。在高温时，无论碳钢还是含铬钢，腐蚀产物可较好地沉积在金属表面，从而抑制金属的腐蚀。

三、CO2腐蚀的防护措施

1.采用抗CO2缓蚀剂

针对CO2驱腐蚀问题和采油院防腐所结合力度，复配高效抗CO2缓蚀剂，通过室内实验，筛选出了CO2注采井的高效缓蚀剂，绝对腐蚀速率均小于0.125mm/a，缓蚀效率91%～99%。并在现场CO2驱试验区采油井中添加，其浓度为50～200μL/L，采用油管内、外监测挂环监测油管腐蚀速率，结果表明，井下油管腐蚀速率仅为0.01-0.001mm/a，具有良好的防腐效果，满足CO2驱采油井的防腐要求，保证了采油井的正常生产。

2.完成连续加药技术的研究应用

为了保证加缓蚀剂的连续性，提高防腐效果，采用连续加药装置，通过在P1-152、PX1-54井，连续近4个月的400多个监测结果分析，腐蚀得到进一步控制，延长检泵周期。

3.研究了玻璃钢尾管加深至油层上界、配套缓蚀剂加注工艺

针对常规的油井生产管柱，在实施加CO2注采井的高效缓蚀剂时，只能保护泵吸入口以上生产管柱和套管，特别是抽油泵入口以下套管腐蚀还未得到有效防治，造成套管腐蚀套漏，甚至造成报废。为此，我们在管柱上采取加深尾管至油层上界，保证在加缓蚀剂对整个井筒都起到保护作用，同时，还将尾管更换成耐腐蚀性强的玻璃钢油管，减少因尾管腐蚀断造成井下落物事故。

4.玻璃钢四寸套管+金属防腐四寸套组合防腐技术

P1-67是CO2驱先导试验的第一口见效井，见效后，套管因腐蚀造成套漏严重，无法正常生产而关井。为了恢复这个井点，引进了玻璃钢套管工艺技术，利用玻璃钢套管具有强度高、耐腐蚀性能好、绝缘性能好、不结蜡、使用寿命长的特性。通过玻璃钢四寸套管+金属防腐四寸套组合技术，并且在P1-67井成功应用，使该井开井后生产正常，目前日产液39.0t，油0.2t，含水99.4%，日产气518m3，产出气二氧化碳含量68.6%，产出水矿化度18×104mg/l，该井恢复正在生产。

四、现场应用情况及效果

2013年以来共在P1-152、P1-301、P1-310、PX1-54、P1-349等12口井利用连续加药装置、实施连续加CO2注采井的高效缓蚀剂；在P1-152、PX1-54、P6-5911等6口井实施玻璃钢尾管加深至油层上界、配套缓蚀剂加注工艺；P1-67井实施玻璃钢四寸套管+金属防腐四寸套组合防腐技术；对CO2驱对应的21口油井，用腐蚀挂片监测法实现了油井油管内及油、套环形空间腐蚀数据的采集，达到了腐蚀风险评估和预警的目的。

截止到目前，注入井组7个，对应油井21口，日产液1303吨，日产油27.1吨。有7口油井不同程度见到效果，累计增油9900t。同时延长了检泵周期，平均检泵周期由原来的104天延长到目前的181天延长了77天，平均单井年减少检泵作业1.5次，继续有效井7口（P1-152、P1-301、P1-310、PX1-54、P1-349、P1-67、P6-5911）。

五、结论与认识

1.濮城油田CO2驱采井具有不同井CO2含量变化较大等特点，CO2腐蚀较为复杂，为CO2防腐工艺的制订提出了新的要求。

2.针对濮城油田CO2驱采井的腐蚀环境，进行了CO2高效缓蚀剂评价优选，并设计出了2种完井管柱，建立了合理的产能制度，形成了濮城油田CO2驱采井的防腐方案。

参考文献：

[l]李士伦等.《注气提高采收率技术》.成都：四川科学技术出版，2001

[2]李章亚等.《油气田腐蚀与防护技术手册》.北京：石油工业出版社，1999.6

作者简介：宋顺杰（1975-）男，汉，河南省滑县人，工程师，主要从事油田采油技术研究管理工作。