达尔其油田油井摩蚀与防治措施

耿红江,陈洪杰,杜彦敏,汪沈阳,周 杰

(中国石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮阳 457000)



达尔其油田油井摩蚀与防治措施

耿红江,陈洪杰,杜彦敏,汪沈阳,周 杰

(中国石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮阳 457000)

达尔其油田达14和达33区块油井发现偏摩和腐蚀现象，腐蚀因素包括pH值、氯离子、硫酸盐还原菌和总铁含量等.实验表明，油井的平均腐蚀速率为0.1 mm/a，腐蚀产物包括钙铁氧化物Ca4Fe9O17和碳酸盐Mg3Ca(CO3)4等，对偏摩和腐蚀的相互作用机理进行了分析，发现在油井中管杆腐蚀和磨损之间相互促进，针对以上情况提出加注杀菌剂和缓蚀剂、井斜段抽油杆使用双向保护接箍等针对摩蚀的防治措施，SRB由104个/mL降至10个/mL，平均腐蚀速率也下降到0.045 mm/a，达14区块的平均检泵周期从原来的平均216 d延长到478 d，延长一倍以上。

达尔其油田 油井 摩蚀 杀菌剂

目前，达尔其油田定向井和水平井占开采油井的80%以上，开发初期以后所钻油井全部为定向井或水平井，随着注水开发各油井产液含水逐步上升，平均含水85%以上，油井的偏摩和腐蚀变得十分严重，如达14区块，定向井的平均检泵周期为153 d，直井的平均检泵周期为221 d，检泵原因主要是油管磨透。为了延长偏摩油井的检泵周期，必须分析油井产出液腐蚀性和井斜等因素对管杆的摩蚀作用，以及腐蚀与偏摩之间的相互影响，在此基础上采取相应措施，减缓管杆偏摩腐蚀。

1 产出液腐蚀性分析

分别取达14区块和达33区块几口腐蚀较严重的油井产出液进行水质分析，结果见表1。

从水质分析结果来看，水质pH值均呈弱酸性，氯离子质量浓度为70 000～ 90 000 mg/L，存在一定的点蚀风险，硫酸盐还原菌(SRB)含量较高，存在硫腐蚀的危害，铁离子含量也较高，表明管柱存在一定的腐蚀性。

对产出液水质进行腐蚀性模拟评价试验，试验条件为：温度40 ℃，时间7 d，压力12 MPa，搅拌转速为800 r/s(合4.0 m/s)，试验结果见表2。

从表2腐蚀速率试验结果来看，达14和达33区块部分油井的平均腐蚀速率为0.1 mm/a，腐蚀较严重，结合现场情况看，大多数油井抽油杆存在偏摩现象，实际腐蚀要更严重。

表1 达尔其油田部分油井产出液水质分析结果

2 腐蚀产物分析

对达16-6井水样试验后腐蚀挂片腐蚀形貌见图1～图2和产物分析见图3～图4。

表2 达尔其油田部分油井产出液腐蚀试验结果

图1 腐蚀挂片处理后形貌

图2 挂片表面扫描电镜照片

图3 挂片表面能谱图

图4 挂片表面X-射线衍射图

从图1可以看出，腐蚀挂片宏观形貌上没有大的坑蚀点，表面基本均匀，但从图2微观形貌来看，挂片表面存在直径0.5～1 mm的坑蚀和直径约0.1 mm的点蚀。从挂片表面的能谱图和X-射线衍射图谱来看，Fe,Ca,Mg和O等元素，对应于钙铁氧化物Ca4Fe9O17和碳酸盐Mg3Ca(CO3)4，Cl,Ba和S等元素在图4中没有表现出来，Cl元素可能对应于点蚀坑内的腐蚀产物，Ba元素对应于表面沉积的钡盐，S元素对应于SRB产生的腐蚀产物。

3 偏摩和腐蚀的相互作用机理分析

首先偏磨腐蚀与含水有关，随着产出液含水升高，发生油水转相，水成为连续相，从而启动管杆的电化学腐蚀，同时管杆摩擦面也失去油膜润滑而加剧磨损，因此含水率是油井腐蚀与偏磨的决定因素，但是含水上升是油井开采过程中不可避免的。

其次是腐蚀与磨损的交互作用，在定向井中腐蚀与偏磨的相互促进作用十分明显.单纯腐蚀时，腐蚀层形成产物膜会一定程度减缓腐蚀进程，而单纯磨损时，摩擦加工硬化层也会一定程度减缓磨损进程.因此单纯的腐蚀和偏磨具备一定的自限性，但是在腐蚀磨损中自限性被相互打破，腐蚀去除磨损造成的加工硬化层，而磨损则去除腐蚀产生的产物膜[1]。

根据上述分析，在油井中管杆腐蚀和磨损之间相互促进，控制任何一方都会有效遏制另一方，尤其是减缓腐蚀将起到事半功倍的作用。可以通过改变腐蚀材料和腐蚀环境来控制腐蚀，一是改善管杆材质； 二是投加化学药剂降低产出液腐蚀性：采用冲击方式投加杀菌剂，控制井筒内SRB，减缓细菌腐蚀；连续投加油井缓蚀剂，在磨损面维持连续药膜，起到缓蚀作用。

4 摩蚀的防治及效果

为了解决白音查干油田油井腐蚀偏摩问题，根据上述分析，对全油田存在腐蚀偏摩的油井进行了系统防治。在减缓腐蚀方面，针对达14和达33区块SRB恶性繁殖引起的管杆腐蚀问题，通过取样做细菌敏感实验选择了合适的杀菌剂，并对全区块油井编制了控制SRB的加药方案：投加方式采用冲击-维持模式，初次大剂量投加杀菌剂(每口井200 kg)，用水泥车向油套环空注入稀释后的杀菌剂，杀灭井筒及近井地层的大部分SRB，然后用小剂量杀菌剂(每口井每15 d加10 kg)控制SRB繁殖。通过投加杀菌剂，区块SRB计数从104个/mL下降到10个/mL，有效控制了SRB，产出水水质明显改善。同时优选了现场加注缓蚀剂，平均腐蚀速率从0.1 mm/a下降到0.045 mm/a，与此同时在区块全部油井井口安装了自动加药装置，实现了油井缓蚀剂的连续投加，根据产液量和含水情况等确定油井缓蚀剂的合理投加量。

在减缓磨损方面，针对全油田定向井内井斜角大于10°的井斜段抽油杆全部使用了双向保护接箍；为了保证产液量不下降，抽油机全部采用最大冲程，更换低速电机或安装变频控制柜，全油田抽油机井平均冲次控制在2.8次/min的水平，抽油杆组合采用等强度最轻化原则设计，对于存在偏摩的直井，在泵上200 m内抽油杆更换双向保护接箍，用以减缓下冲程时底部杆柱自重失稳弯曲时的管杆磨损。

在作业现场，管杆磨损情况明显减轻，没有发现油管本体单纯腐蚀现象，特别是抽油杆接箍表现最为明显，治理前抽油杆接箍的磨损面以外往往存在大量1～5 mm深的连片腐蚀凹坑，现在作业起出发现这种现象明显减轻，只有少数油井抽油杆普通接箍还存在1～2 mm深的腐蚀麻坑，但双向保护接箍仅能发现轻微磨损，没有出现腐蚀现象。

5 结 论

达尔其油田油井腐蚀的主要因素包括pH值、氯离子、硫酸盐还原菌和总铁含量等，油井的平均实验腐蚀速率为0.1 mm/a。对偏摩和腐蚀的相互作用机理进行了分析，通过投加油井缓蚀剂、杀菌剂等控制腐蚀，用双向保护接箍、低速电机减缓磨损后能大幅度降低管杆间的腐蚀偏磨，效果十分明显。

[1] 姜晓霞，李诗卓.腐蚀磨损的交互作用[J].化工机械,1991,18(3):150-154.

(编辑 王菁辉)

Analysis of Friction and Corrosion Mechanisms of Oil Well in Dahl Oil Field and Control Measures

GengHongjiang,ChenHongjie,DuYanmin,WangShenyang,ZhouJie

(ZhongyuanOilFieldCompany,SINOPEC,Puyang457001,China)

The oil wells in the Da 14 block and Da 33 block of Daerqi Oil Field are found to suffer from offset and corrosion.The corrosion factors include pH,chloride ion,sulfate reducing bacteria (SRB) and total iron content,etc.Experimental results show that the average corrosion rate of oil wells is 0.1 mm/a,and the corrosion products are calcium iron oxide Ca4Fe9O17and carbonate Mg3Ca (CO3)4,etc.The analysis of partial friction and corrosion mechanisms of the interaction has been performed,and it is found that there is a mutual promotion between the oil pipe rod corrosion and wearing.In consideration of above conditions,fungicide and corrosion inhibitor have been injected.The deviation sucker rod using a two-way protection connecting hoop for friction corrosion prevention has been applied.As the result,SRB has been reduced from 104/mL to 10 /mL,the average corrosion rate has dropped to 0.045 mm/a,the average pump examination period of Da 14 block is extended from the original average of 216 days to 478 days,which is more than two times of the original.

Daerqi oil field,oil well,friction and corrosion,bactericide

2015-11-14；修改稿收到日期：2015-12-10。

耿红江(1974-)，工程师，在该公司内蒙油田工艺所从事腐蚀防治、污水处理等工作。E-mail:chj219@sina.com