井筒完整性保护工作液的研究与应用.pdf

第3 7 卷第6 期2023年1 1 月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.2023井筒完整性保护工作液的研究与应用王新亮1，张帅,宋玉良2，王涛1,齐帅1,王晨1（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津3 0 0 45 2；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津3 0 0 45 9）摘要：随着渤海油田的开发、补充地层能量及生产需求，注水井数量逐年增多。注水井井筒的腐蚀结垢问题，已成为影响油田安全生产因素之一。为提高井筒的完整性，本文通过对注水井井筒腐蚀的机理及原因分析，开发出了适用于降低注水井井筒腐蚀、结垢等问题的井筒完整性保护工作液，其适用范围广，配伍性强，在高矿化度盐水体系中仍具有良好的缓蚀性能。现场应用结果表明，作业井多年后其原井管柱外观良好，未见腐蚀现象，且未发生管柱结垢遇卡等复杂情况，表明该工作液可有效延长井筒使用寿命，降低作业频次。关键词：渤海油田；注水井；腐蚀；结垢；井筒完整性doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.021中图分类号：TE38由于渤海油田开发范围不断扩大，相应注水井数量也逐渐增多。随之而来的井筒结垢、腐蚀加剧等问题，导致治理难度逐年增大，已成为影响油田安全生产的因素之一。据统计，2 0 1 8 一2 0 1 9年，渤海自营油田共开展注水井动管柱修井作业292井次,发生注水井管柱外壁腐蚀3 3 井次。其中,腐蚀断裂1 2 井次,腐蚀穿孔9 井次,发生注水管柱结垢卡钻8 井次，套管腐蚀穿孔9 井次。因此，本文对注水井井筒腐蚀、结垢的机理进行了研究，并在此基础上开发出一种能在注水井正常生产环境中，对油管外壁和套管内壁起到腐蚀控制和平衡压差作用的井筒完整性保护工作液体系，从而延长井筒使用寿命，降低作业频次。1腐蚀形貌渤海油田常用于填充油套环空的液体主要有地热水、生产水、过滤海水，但由于水质组成复杂、矿化度高,水中溶解CO2、H S及SRB细菌滋生等问题易使筒腐蚀、结垢问题频繁出现，井筒完整性受到破坏叫。该注水管柱从油管节箍处腐蚀断裂，且断口文献标志码：A文章编号:1 0 0 8-1 2 6 7(2 0 2 3)0 6-0 0 7 0-0 4处呈锯齿状豁口，管内壁附着大量垢体。垢样组分分析表明，其主要组分为硫化亚铁和碳酸钙，说明其井筒液相环境中存在严重的SRB细菌腐蚀和水质不配伍引起的无机垢沉淀，是造成管柱断裂的主要原因 2 。1.1高矿化度高矿化度增大了水的导电能力，加剧了对金属的腐蚀,同时结垢离子含量的增加，会导致结垢趋势增强3。实验分别对6 组渤海油田不同区块的注水井作业用水水质进行分析，结果见表1。由表1 可知，渤海油田作业用水矿化度高，高矿化度的水质会导致油套管更易发生电化学腐蚀,同时该水型Ca2+含量较高，与地层水水型不配伍，容易形成沉淀，造成井筒结垢和地层堵塞 4。1.2细菌腐蚀金属细菌腐蚀最有代表性的是SRB硫酸盐还原菌,在密闭的井筒环境中以井筒内的石油沥青等有机质为营养源进行繁殖，将硫酸盐还原并收稿日期：2 0 2 3-0 6-0 1作者简介：王新亮（1 9 8 9-），男，工程师，硕士研究生，主要从事海上油田油水井修井液开发及现场应用技术研究工作。第3 7 卷第6 期井号K+131.29228.20357.22421.17518.2465702.16生成硫化亚铁黑色沉淀，增强电化学过程中的去极化作用,加剧管柱发生局部腐蚀，以致出现穿孔。1.3HS、C O,气体腐蚀H,S腐蚀主要有电化学腐蚀和氢脆损伤两种类型。HS溶于水后电离呈酸性，使管材受到电化学腐蚀,造成管壁减薄或局部点蚀穿孔。腐蚀过程中产生的氢原子被钢铁吸收后，在管材冶金缺陷区富集，可能导致钢材脆化，产生裂纹、开裂。如果水中同时有微量的溶解氧，也将引起腐蚀的急剧增加，这些不溶氧化物或硫化物往往是水垢的结晶核导致。CO,同溶解氧一样具有腐蚀性，可生成不溶性铁的化合物、氧化物等 5 。2并筒完整性保护工作液针对目前油田注水井所出现的腐蚀因素,实验以优选缓蚀剂控制O2、C O 2、H,S等气体溶解在高矿化度水中引起的电化学腐蚀为主要技术手段,并辅以阻垢剂、杀菌剂等减缓因压力、温度变基液工作液CB回注水空白工作液SZ36-1地热水空白工作液KL10-1地热水空白工作液海水空白工作液污水腐蚀速率的行业指标要求小于0.0 7 6mm/a,但考虑到井筒完整性保护工作液在油套环空中可能留存长达几年，且配制修井液的地热水王新亮等：井筒完整性保护工作液的研究与应用表1 渤海油田不同区块注入水水质分析离子质量浓度（mg/L）Na*Mg*2701.8023.512292.5616.49105.9644.212372.72258.521860.3813.6426.75表2 井筒完整性保护工作液缓蚀效果评价表面积/cm前质量/g13.03328.569913.00078.671813.17888.824913.01038.550813.01888.501513.24308.903713.316010.914413.22418.9150中的氯离子含量较高,所以腐蚀后形成的产物很松散，较易形成各种浓差腐蚀电池 8-9 ,因此本文对工作液的腐蚀速率提出更高标准,要求作业用71矿化度/Ca2CI210.664462.97129.223547.45402.147534.73731.105899.06132.172950.86460.929570.79化及水质不配伍而引起的结垢趋势，遏制细菌滋生,形成一套能在注水井正常生产环境中对油管外壁和套管内壁起到腐蚀控制和平衡压差作用的井筒完整性保护工作液体系 6-7。2.1水质配伍性实验分别使用不同区块的作业用水按照比例配制井筒完整性保护工作液溶液，将其在常温和高温下静置2 4h，观察其外观是否存在沉淀、浑浊等不配伍情况。结果表明，在室温和9 0 条件下，该井筒完整性保护工作液与上述油田的地热水或海水均具有良好的配伍性，其溶液清澈透亮无沉淀，静置2 4h后无变化，表明该工作液耐盐性较强，配伍性良好，适于高矿化度地热水和海水使用。2.2缓蚀性能分别使用CB油田回注水,SZ36-1、K L 1 0-1油田地热水和海水对井筒完整性保护工作液进行缓蚀性能评价。实验挂片材质为N80，温度为60,时间为1 6 8 h,实验结果见表2。后质量/g8.54098.66788.79518.54678.49858.897610.87598.9072SO27.0915.03059.106.8521.48HCO;321.33418.79213.79186.31179.66164.75质量差/g0.02900.00400.02980.00410.00300.00610.03850.0078CO3016.020000腐蚀速率/(mm/a)0.14870.02060.15120.02110.01540.03080.19330.0394(mg/L)7758.656463.7612358.059527.985161.8015946.8572水的腐蚀速率小于0.0 4mm/a。由表2 可知,海水的腐蚀速率较CB油田回注水,KL10-1、SZ 3 6-1油田地热水偏高，分析其原因为KL10-1油田地热水的温度和矿化度相对较高，导致地热水对挂片的腐蚀速率增大，但总体缓蚀效果良好，腐蚀速率均小于0.0 0 4mm/a。2.3阻垢性能实验分别测定了井筒完整性保护工作液的钙离子螯合值及阻垢率。实验水样为KL10-1地热水，老化温度为6 0,时间为1 6 8 h,实验结果见表3。表3 筒完整性保护工作液钙离子螯合值及阻垢率(6 0)药剂体积浓度/%能力/(mg/g)井简完整性5保护工作液由表3 可知，在6 0 条件时，井筒完整性保护工作液在相应体积浓度下的阻垢率大于9 0%，且螯合钙离子能力较强。分析认为，该工作液体系中的氨基多羧酸类螯合剂,是一种新型绿色环保的碱性阻垢剂,其分子内阴离子在高温下也可以和金属阳离子形成配位几何结构，与钙、镁、锌及其他过渡金属离子的螯合力很强，同其他阻垢剂配合使用效果更好 1 0 。A22井(a）某油田A22井现场起初的原井管柱外观4结论1)渤海油田注水井井筒腐蚀的主要原因为高矿化度引起的电化学腐蚀、细菌腐蚀、硫化氢天津化工2.4杀菌性能硫酸盐还原菌常存在于水流不快的死水区，它在钢铁表面繁殖相当快，会加速钢铁的局部腐蚀。实验选取含有SRB细菌的LD32-2生产水进行杀菌剂性能评价，实验温度为6 0、9 0,实验时间为1 4d。实验结果见表4。表4井筒完整性保护工作液杀菌效果温度/空白细菌含量/(个/mL）601100090700由表4可知,井筒完整性保护工作液对SRB细菌具有良好的杀菌效果,杀菌率达到1 0 0%,说明其可有效抑制SRB细菌的繁殖，消除H2S生成及钙离子螯合阻垢率/%1205.9094.11倒反循环流程，闭路反循环压井，排量7 0 m/h，泵压7MPa，期间测循环漏失为6 m/h。拆甩油管挂至钻台，检查油管挂外观良好；井下安全阀本体打压5 0 0 0 Psi，压力不降。继续起原井安全阀以下注水管柱，油管外壁无腐蚀、结垢情况，附着原油，边起边擦影响起钻速度，截止早晨6:00，起钻至1 5 6 1.44-m，共计起3-1/2 EU油管1 3 2 根。(b）A 2 2 井现场作业日报图1 并筒完整性保护工作液应用效果腐蚀等。2)开发的注水井井筒完整性保护工作液在多种水质环境中均具有良好的缓蚀阻垢性能,表明其具有良好的适应性。2023年1 1 月杀菌后细菌含量/（个/mL）00溢出风险，给现场作业人员安全提供良好的保障。3现场应用井筒完整性保护工作液在渤海油田多个区块成功应用，截至2 0 2 2 年9 月，共计应用1 43 井次。通过建立应用井次档案，持续跟踪应用井次套压变化情况，未发现油套同压现象。应用的143井次中，进行二次动管柱修井作业1 2 井次，起出的原井管柱检查外观良好，未见腐蚀现象，且未发生管柱结垢遇卡等复杂情况。作业效果见图1。第3 7 卷第6 期2023年1 1 月分析与测试表面活性剂的应用及检测方法探究天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.2023欧攀婷（上海安谱实验科技股份有限公司，上海2 0 1 6 0 9）摘要：本文以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸脂铵盐为实验材料，通过对比不同的前处理方法，即直接进样法和微波消解法，来探究不同的前处理方法对阴离子表面活性剂中重金属含量的影响。由于不同行业对金属元素本底的要求不一样，所以分别采用灵敏度不同的火焰原子吸收光谱法(FAAS)和石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)做进一步的对比分析。实验结果表明，对于重金属含量的检测，使用稀释后直接进样法测试，可以得到较好的结果，同时也降低了检测时间、成本以及前处理过程中可能带来的污染。关键词：表面活性剂；重金属；微波消解；原子吸收光谱法doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.022中图分类号：TQ423文献标志码：A文章编号:1 0 0 8-1 2 6 7(2 0 2 3)0 6-0 0 7 3-0 4表面活性剂是一类灵活多样且用途广泛的精细化工产品。由于其具有润湿、抗粘、乳化、破乳、起泡、消泡以及增溶、分散等物理化学作用，常被作为各类洗涤剂的主要成分。另外，在精细化工领域中的用途也很广泛，比如可以用于发泡效果、表面改性、环境保护等。路建等叫利用绿色环保型的表面活性剂十三烷醇聚醚-4-羧酸钠(AEC)的泡沫性能,将其水溶液形成水基泡沫用以去除水溶液中的微量Cd+。王冬浩 2 在利用APG对Pb污染土壤的淋洗修复与淋洗液的回收研究中，同样利用一种绿色环保易被生物降解的表面活性剂APG配制的淋洗剂对受铅污染的土壤进行修复。在重金属检测方面，表面活性剂也有特殊的用途,许惠凤等3 在利用表面活性剂敏收稿日期：2 0 2 3-0 2-1 23)注水井井筒完整性保护工作液现场应用结果良好，作用有效期长，具有广泛的应用和推广价值。参考文献：1张吉明.油水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺研究 D天津:天津工业大学,2 0 0 7.2万泰力.油田硫酸盐还原菌腐蚀防护技术研究 D大庆:大庆石油学院,2 0 1 0.3刘翠娟.浅谈盐化生产中金属的腐蚀 J天津化工,2 0 0 9,2 3(1):61-62.4王炳人,胡长朝.油气行业无机垢生成机理及动力学研究进展 管道技术与设备,2 0 1 9(2):1-4,1 5.5】刘攀峰,李洪建,李宏伟.注水井井筒硫化氢腐蚀研究 ,内蒙古石油化工,2 0 0 8,3 4(2 0):7 2-7 4.6常宏武,霍春艳.油水井井简腐蚀结垢的治理对策 化工设计通讯,2 0 1 7,43(8):44.7】徐新军.注水井筒腐蚀结垢及防垢除垢工艺研究 石化技术,2 0 1 6,2 3(1 1):1 2 6.8陈力.注采井筒防腐除垢技术研究 D青岛：中国石油大学(华东),2 0 1 1.9高永华,刘磊,樊虹,等.渤海海上油田修井液腐蚀机理分析及防护 J涂层与防护,2 0 2 0,41(8):7-1 0.10刘俏.油田杀菌剂杀菌效能研究 D大庆:东北石油大学,2 0 2 2.