1引言
井筒腐蝕嚴(yán)重影響了油井的正常生產(chǎn)，人們嘗試過很多方法，但只能暫時(shí)緩解一下腐蝕速度，且費(fèi)用高、效果差。隨著油田開發(fā)時(shí)間的增長，井筒腐蝕問題變的越來越嚴(yán)重，投入成本也會逐年提高，井筒防腐目前已成為各大油田急需解決的重要攻關(guān)技術(shù)之一。
2井筒腐蝕機(jī)理分析
機(jī)械采油井的井筒內(nèi)套管、油管、抽油桿及其它井下工具腐蝕來源主要有三個(gè)方面：空氣、地層產(chǎn)出物（如硫化氫、二氧化碳、）及水腐蝕。
2.1空氣和水的氧腐蝕
在機(jī)械采油過程中，由于低壓動態(tài)監(jiān)測和壓力平衡的需要，要經(jīng)常開啟套管閘門，空氣便進(jìn)入到油管、套管的環(huán)形空間，從而腐蝕整個(gè)井筒。在潮濕的環(huán)境下（含H2O），套管內(nèi)壁、油管外壁不斷被腐蝕，生成的鈍化膜等保護(hù)膜又在交變和振動載荷以及頻繁作業(yè)中脫落，腐蝕又繼續(xù)進(jìn)行，如此循環(huán)，使得管壁不斷變薄。其抗拉、抗外擠、抗內(nèi)壓強(qiáng)度會逐漸降低直至變形破損，由此造成的油管漏失檢泵、取、換套管等修井作業(yè)給油田造成巨大的損失。
水與氧氣銹蝕生成Fe（OH）地層水中的溶解氧主要生成鐵銹Fe2O3，和真鐵礦鐵FeO（OH），F(xiàn)eO（OH）還可以與Fe2+結(jié)合生成Fe3O4。井筒的腐蝕的樣品中主要存在Fe2O3FeO（OH）以及Fe3O4。
2.2二氧化碳腐蝕
空氣中含CO2，井筒水中也溶解少量的CO2，CO2與Fe2結(jié)合生成FeCO3溶液中HCO32-與金屬Fe反應(yīng)后生成FeHCO3和Fe3O4導(dǎo)致腐蝕。
2.3硫化氫腐蝕
采出液體中常常存在著少量的H2s，H2S在水中會游離出H+、HS-和s2-，與Fe2+結(jié)合成FeS，H在鐵的表面發(fā)生氫去極化腐蝕。
3室內(nèi)實(shí)驗(yàn)原理
?。?）利用高壓物性資料在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬井筒（包括流速、溫度等）地層原始條件，在密閉條件下加入1塊相同體積的與井筒內(nèi)壁形同成分的鋼材（也可用A3鋼代替）進(jìn)行腐蝕（精準(zhǔn)）實(shí)驗(yàn)：
第一支：隔絕空氣觀察7天；
第二支：通入一倍于樣品體積的惰性氣體，觀察7天；
第三支：通入二倍于樣品體積的惰性氣體，觀察7天；
直到確定不腐蝕的通入惰性氣體的量。
?。?）在沒有高壓物性取樣時(shí)，從井口取樣或通過洗井的辦法取井筒樣品數(shù)支，在化驗(yàn)室內(nèi)模擬井筒（包括流速、溫度等）情況，各加入1塊相同體積的與井筒內(nèi)壁相同成分的鋼材（也可用A3鋼代替）進(jìn)行腐蝕（粗略）實(shí)驗(yàn)：
第一支：隔絕空氣觀察7天；
第二支：通入一倍于樣品體積的惰性氣體，觀察7天；
第三支：通入二倍于樣品體積的惰性氣體，觀察7天；
直到確定不腐蝕的通入惰性氣體的量（實(shí)際施工時(shí)要大于此量1倍以上，根據(jù)油管出口的化驗(yàn)結(jié)果，逐步減少或增加注入量）。
實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
?。?）在含二氧化碳溶液中，隨著含氧量增大，二氧化碳腐蝕速度也隨之增大；
?。?）在含硫化氫溶液中，通入少量氧氣就會導(dǎo)致腐蝕速度明顯上升。室內(nèi)試驗(yàn)表明：若有氧存在，其腐蝕速度與無氧狀態(tài)的腐蝕速度相比高15倍；
?。?）三種腐蝕介質(zhì)：硫化氫、二氧化碳、氧氣在溶解度及其它相同的條件下，其腐蝕速度存在如下關(guān)系：氧氣腐蝕速度>二氧化碳腐蝕速度>硫化氫腐蝕速度；
（4）在做地層水的各項(xiàng)離子化驗(yàn)時(shí)，同一瓶水樣，敞口在大氣中放置2小時(shí)后，碳酸根的含量增加，PH值降低（酸性增加）；
（5）干燥的硫化氫、二氧化碳?xì)怏w沒有腐蝕性，只有臨界濕度達(dá)到大約65%以上時(shí)腐蝕性氣體對鐵的腐蝕速率迅速增大；
?。?）當(dāng)硫化氫的濃度大于10毫升/1立方米、分壓大于0.05psi（LMPa=145psi）時(shí)，才可能產(chǎn)生硫化氫腐蝕，在硫化氫存在的前提下，出現(xiàn)的主要問題是氫穿透金屬的氫脆現(xiàn)象。
4現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)及效果
機(jī)械采油是通過井筒內(nèi)的抽油泵和抽油桿將地層產(chǎn)液從井下舉升到地面（見圖1），經(jīng)油管閘門控制后進(jìn)入地面輸送管線中，在這個(gè)過程中油管和套管之間環(huán)形空間地層液的液面是波動的，空氣不斷經(jīng)套管閘門混入高礦化度的地層產(chǎn)液中，使地層液具有腐蝕性，含有硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體地層液加速了潮濕的套管內(nèi)壁、油管外壁的腐蝕速度。因此，井筒內(nèi)金屬部件的腐蝕程度與進(jìn)入井筒套筒內(nèi)的空氣中的氧氣含量有直接關(guān)系。
通過注入惰性氣體，將空氣與井筒隔絕、或者對井筒內(nèi)的腐蝕性氣體進(jìn)行稀釋和干燥的方式進(jìn)行防腐，可降低或阻止井筒腐蝕。
本次在大港油田選取2口井做注入氮?dú)鈱?shí)驗(yàn)，操作如下：
（1）取油管出口產(chǎn)出物（含氣體）化驗(yàn)其的性質(zhì)和含量，在實(shí)驗(yàn)室確定其中腐蝕性氣體的不腐蝕量。
（2）用管路將惰性氣體容器與套管連接管連接，套管連接管與油管與套管的環(huán)形空間連通（惰性氣體優(yōu)選氮?dú)?，容器包括氣體罐或氣體車等，）。
?。?）通過控制套管閘門的開關(guān)，向油管與套管的環(huán)形空間中注入惰性氣體。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：油井邊生產(chǎn)邊向油管與套管的環(huán)形空間中注入氮?dú)?，注入氮?dú)庵饾u稀釋直至替換出井筒內(nèi)腐蝕性氣體，經(jīng)過長時(shí)間跟蹤檢測沒有發(fā)現(xiàn)井筒腐蝕現(xiàn)象，因此確定，該方法能有效的控制井筒腐蝕。（其注入量以實(shí)驗(yàn)室確定的腐蝕氣體的不腐蝕量和井口取出樣無腐蝕殘物為準(zhǔn)）
5結(jié)論
用氮?dú)馓娉矁?nèi)空氣的防腐方法是一種成本低且簡單易行的防腐蝕方法，該方法有效地阻止了井筒腐蝕，使油管、套管腐蝕現(xiàn)象得到根本改變，其成果推廣前景廣闊。
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