營11斷塊位于東辛油田西部,含油面積10.2平方千米,地質儲量1248萬噸。目前共有生產井55口,現開井46口。其中,有桿泵井45口,螺桿泵井1 口。日產液量約440噸,日產油量約220噸,綜合含水率約為50%。由于營11沙三段油藏為整裝油藏,且是一塊異常高壓、低飽和油藏,斜井數量多(約占總開井數的75%)、泵掛普遍較深(大多數在1,800米~2,400米左右),礦化度較高(在40,000~80,000毫克/升之間),營11斷塊油井腐蝕現象較為嚴重,本文主要針對日常生產中的腐蝕井進行闡述。
腐蝕井現存問題
及改進治理措施
根據2008年度腐蝕倒井統計表和2009年1~6月作業井統計表(見表1、表2)分析,2008年共作業41井次,其中,腐蝕導致倒井19井次;2009年1~6月共作業24井次,腐蝕導致倒井8井次。
從上述統計數據和表中可看出,近年來,在井溫和摩擦產生的熱能作用下,使桿、管表面鐵分子活化,而產出液具有強腐蝕性,桿管被腐蝕。由于腐蝕,使桿、管表面更粗糙,從而磨損更嚴重,造成倒井次數增多,作業成本費用明顯增加,給采油隊帶來了極大的人力和財力消耗。
隨著綜合含水的不斷上升,油井腐蝕程度日趨嚴重。其原因是:當油井產出液含水率大于74.02%時,產出液換相,由油包水型轉換為水包油型,于是,桿、管表面失去原油的保護作用,產出水直接接觸抽油桿和油管,腐蝕速度增大。摩擦的潤滑劑由原油變為產出水,失去原油的潤滑作用,抽油桿和油管內壁磨損速度加快,磨損嚴重。
東辛油田營11斷塊的產出水具有“兩高一低”的特點,即礦化度高,含有大量的氯離子、二氧化碳和硫化氫等,水溫度較高,Ph值偏低,顯弱酸性。產出水中含二氧化碳,硫化氫和鐵質,故有下列化學反應式:
CO2+H2O→H++HCO3ˉ
Fe+H2S→FeS↓+H2↑
CO2含量越高,產出水中產出的H+越多,Ph值越低。產出水顯弱酸性,腐蝕性強。同時,產出水中H2S與鐵反應生成FeS和H2,對桿、管產生氫脆腐蝕。
由于Ph值低,H+離子多,而產出水含Cl-高,存在下列化學反應式,形成了具有強腐蝕性的體系:
H++Cl-→HCl
目前現場中常用的防腐方法有加裝耐腐蝕桿管、防腐器和加緩釋劑三種。其中,采油11隊所管轄的營11斷塊有3口井安裝了防腐器裝置,分別為 Y11X146、Y11X152、Y11XN41。現場調查表明,Y11X146于2009年3月14日因防腐器卡原因上作業,防腐器發生膨脹,卡在油套環空之間,解卡打撈不成功。Y11XN41于2009年3月29日因油管漏倒井,作業過程中也發生防腐器因膨脹而導致油管上提微卡情況,桿管仍有明顯的腐蝕跡象。
目前Y11X152井口套管環空堵,洗井洗不通,也是由于防腐器膨脹原因造成油套環空不通,正準備上作業處理。因此,從現場應用情況來看,防腐器在采油 11隊應用效果不理想,裝置易發生膨脹,從而堵塞油套環空,影響油井正常生產;同時,造成作業施工難度增大,增加作業成本。
采油11隊從2009年4月28日開始,對19口特殊井采用加緩釋劑的防腐技術,現場應用效果正在跟蹤調查中。
雖然現場上常用的防止油管腐蝕的方法,通常是加液體緩蝕劑,但是現場的實際緩蝕效果與室內靜態試驗效果差距較大。分析認為,液體緩蝕劑容易被油水帶走,在井下停留時間很短,并且管內壁粗糙不均及不同程度地存在油、垢等附著物,水中含有其它不利于緩蝕劑吸附的成分,致使從套管加注的緩釋劑不易達到泵入口處,對泵、抽油桿、油管的保護效果不夠理想。同時,液體緩蝕劑需要定期加入,費時費力,造成現場工人工作量增加;由于采油11隊生產井數較多,小班工人每天工作量較大,液體緩釋劑是否能按時添加不易保證,有可能導致液體緩蝕劑在現場的實際應用效果很難達到預期目標。
解決井下工具
腐蝕問題的小工藝
結合采油11隊實際情況,建議采用固體緩蝕棒技術。固體緩蝕棒具有投加工作量小、藥量釋放均勻、藥劑有效作用時間長、緩蝕性能好的優點,它能減緩H2S、 CO2、鹽分對井下設施及集輸管線的腐蝕,對井下管件和油管起到防腐作用。固體緩蝕棒有兩種,一種是由緩蝕成份和粘合劑(無緩蝕性能)制成;另一種是純粹由緩蝕成分制成。
根據油井的產液量、含水率及腐蝕速率等有關參數,優選緩蝕劑用量。將固體緩蝕棒裝入采油用篩管中,掛在油井管柱尾管下,隨油井作業一起下入井中,在一定時間內緩慢釋放緩蝕活性物質,并隨產出液通過油管上升,對井筒內液體所接觸到的桿管進行防腐保護,從而達到控制系統腐蝕的目的。
根據現場經驗公式確定:
式中,m為緩蝕棒質量,ρ為緩蝕棒密度,β為緩釋劑有效含量,Q為日產液量,fW為含水,t為加料周期。由緩蝕棒質量和緩蝕棒平均線密度可計算出所用緩蝕棒的長度。
與加液體緩釋劑的方法相比,采用固體緩蝕棒技術能節省大量工時,避免了加藥頻繁的問題;該技術施工工藝簡單,緩蝕效率高,對地層傷害小,有效期長,減少倒井次數,降低作業和桿管更換費用,并且在野外操作十分方便,能為采油隊降低大量生產成本。