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CO-2凝析气藏气井油套管腐蚀原因分析及常用钢材腐蚀性评价-(2)

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CO 凝析气藏 气井 套管 腐蚀 原因 分析 常用 钢材 腐蚀性 评价
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  第 18 卷   第 3 期2006 年 6 月 中 国 海 上 油 气18   3J 2006  3 中 国 石 油 化 工 股 份 公 司 2003 年 度 油 气 田 开 发 重 大 先 导 项 目 “ 草 舍 油 田 藏 利 用 高 采 收 率 先 导 试 验 (项 目 编 号 : 部分 研 究 成 果 。第 一 作 者 简 介 :吴 志 良 ,男 ,高 级 工 程 师 ,1986 年 毕 业 于 中 国 地 质 大 学 ,现 在 中 石 化 华 东 分 公 司 采 油 厂 从 事 科 研 和 生 产 管 理 工 作 。 地 址 :江苏 省 泰 州 市 南 通 路 1 采 油 厂 (邮 编 :225300) 。 电 话 :0523 - 6667215。 析 气 藏 气 井 油 套 管 腐 蚀 原 因 分 析及 常 用 钢 材 腐 蚀 性 评 价 3吴 志 良   钱 卫 明   钟 辉 高   顾 文 忠   吴 壮 坤(中 石 化 华 东 分 公 司 )摘   要   对 黄 桥 析 气 藏 气 井 油 套 管 腐 蚀 特 征 及 原 因 进 行 了 分 析 ,并 选 择 3 9 种 油 套 管 常 用 钢 材 进 行 了 蚀 室 内 动 态 评 价 试 验 。 试 验 结 果 表 明 : 材 腐 蚀 十 分严 重 ,3 材 腐 蚀 较 严 重 ,9 材 腐 蚀 较 轻 。 建 议 析 气 藏 气 井 油 套 管 采 用 9 材 ,若采 用 3 材 ,必 须 采 取 防 腐 措 施 。 试 验 结 果 对 黄 桥 析 气 田 完 井 管 材 的 选 择 具 有 指导 意 义 ,对 其 他 田 开 发 也 具 有 借 鉴 意 义 。关 键 词   析 气 藏   油 套 管   腐 蚀   原 因 分 析   动 态 评 价我 国 拥 有 丰 富 的 天 然 源 ,迄 今 已 在 松 辽盆 地 、 渤 海 湾 盆 地 、 苏 北 盆 地 等 发 现 了 多 个 藏 (田 ) 或 含 气 构 造 [ 1 ] 。 1983 年 在 苏 北 — 南 黄 海 盆地 南 部 黄 桥 背 斜 带 上 钻 探 苏 174 井 发 现 的 黄 桥 (为 析 气 藏 ) ,现 已 探 明 地 质 储 量 达2611 48 × 108 为 国 内 最 大 的 田 [ 2 ] 。 由 于 蚀 的 影 响 ,黄 桥 田 在 开 采 过 程 中 经 常发 生 气 井 油 套 管 腐 蚀 穿 孔 、 油 管 落 井 及 采 气 树 泄 漏和 地 表 泄 漏 等 问 题 ,使 气 田 安 全 生 产 受 到 威 胁 ,极 大地 影 响 了 气 田 的 开 发 效 益 ,为 此 开 展 了 有 关 研 究 工作 。 对 黄 桥 析 气 藏 气 井 油 套 管 的 腐 蚀 特 征及 腐 蚀 原 因 进 行 了 分 析 ,并 且 对 3 种 目 前 油 套 管 常用 的 钢 材 进 行 了 室 内 动 态 腐 蚀 评 价 试 验 ;在 此 基 础上 ,提 出 了 析 气 藏 气 井 油 套 管 应 选 用 9材 的 建 议 。1   黄 桥 藏 气 井 油 套 管 腐 蚀 特征 及 腐 蚀 原 因111   油 套 管 腐 蚀 特 征黄 桥 析 气 藏 气 井 油 套 管 腐 蚀 主 要 表 现为 坑 点 腐 蚀 ,其 典 型 特 征 是 呈 现 局 部 性 的 坑 蚀 、 轮 藓状 腐 蚀 和 台 面 状 腐 蚀 ,其 中 台 面 状 腐 蚀 最 为 普 遍 。台 面 状 腐 蚀 腐 蚀 穿 透 率 很 高 ,通 常 每 年 以 毫 米 计 ,使气 井 油 套 管 工 况 恶 化 ,造 成 油 套 管 变 形 或 错 断 损 坏 。黄 桥 藏 苏 174 和 黄 验 1 井 油 套 管 腐 蚀情 况 见 表 1。112   油 套 管 腐 蚀 原 因 有 与 水 共 存 时 才 会 发 生 电 化 学 腐 蚀 。通 常 , 析 气 藏 流 体 是 由 烃 类 和 水 组 成的 凝 析 气 混 合 物 。 图 1 显 示 了 凝 析 气 混 合 物 从 井 底流 入 井 口 时 在 油 套 管 内 不 同 位 置 的 相 态 变 化 情 况 。凝 析 气 混 合 物 在 从 井 底 流 入 井 口 的 过 程 中 ,在 未 达到 水 露 点 之 前 ,凝 析 液 不 会 析 出 ,此 时 油 套 管 为 ,不 会 发 生 腐 蚀 。 随 着 压 力 和 温 度 的 进 一 步 降低 ,凝 析 油 或 凝 析 水 会 反 凝 析 出 来 ,从 而 使 凝 析 气 混合 物 在 井 筒 内 呈 现 两 相 流 动 ;当 凝 析 水 吸 附 在 油 套管 内 表 面 时 ,便 会 形 成 有 利 于 蚀 的 环 境 。图 1   凝 析 气 混 合 物 从 井 底 流 入 井 口时 的 相 态 变 化 曲 线 示 意 图196   中 国 海 上 油 气 2006 年  表 1   黄 桥 析 气 藏 苏 174 井 和 黄 验 1 井 油 套 管 腐 蚀 情 况项   目苏 174 井 黄 验 1 井1993 年 5 月 2005 年 9 月 2000 年 7 月井 口 损 坏 情 况 350 型 采 气 树阀 门 漏 气 350 型 采 气 树 — 针 形 阀 、 小 四 通 连 接 法 兰 刺 漏 ,两 只 闸 阀 失 灵采 气 树 腐 蚀 严 重 ;3391 7 层 套 管 压 力71 0 3391 7 层 套 管 及 四 周 数 十米 范 围 地 面 有 气 体 溢 出油 套 管损 坏 情 况81612~ 817104 打 捞 管 柱 过 程 中 ,将 11413 接 套 管 带 出 地面 ,未 修 补 ,第 37 根 以 下 油 管 落 井33917 层 套 管 均 有 漏 点 ;13917 层 套 管 4521 94~ 4901 23 m 之 间 存 在 的 漏点 ,且 漏 点 较 大 ,仅 提 出 油 管 33 根 ,其 余 油管 因 腐 蚀 落 井油 管 腐 蚀 情 况   未 见 腐 蚀 迹 象(1) 353135 m 以 上 油 管 小 洞 眼 较 多 ,接 近 井 口 处油 管 洞 眼 有 9 个 之 多 ,洞 眼 规 则 ,似 钻 床 所 钻 ,每根 油 管 公 扣 呈 凹 形 缺 失 ; (2) 3531 35~ 1 5161 94m 腐 蚀 较 严 重 ,部 分 油 管 有 1~ 2 个 洞 眼 ,公 扣 缺失 ,个 别 较 大 ,呈 35 80 圆 形 ,并 有 9根 油 管 弯 曲 ; (3) 1 516194~ 2 2591 5 m 管 体 未 见洞 眼 ,公 扣 较 完 整 ,刚 性 较 好采 气 树 的 顶 丝 、 油 管 挂 、 闸 门 内 壁 等 均 出 现严 重 腐 蚀 ;从 打 捞 出 的 油 管 观 察 ,上 部 油 管比 下 部 油 管 腐 蚀 严 重腐 蚀 表 现 形 态 穿 孔 ,冲 蚀 槽 ,蚕 豆 及 绿 豆 大 小 点 蚀 坑 点 蚀 坑 ,冲 蚀 槽 ,轮 藓 状 和 台 面 状 腐 蚀最 大 穿 孔 尺 寸 小 洞 眼 最 大 直 径 20 2 年 限 (a) 13 15最 大 点 蚀 速 率(a) 0142 01 36目 前 井 筒 情 况 1993 年 补 贴 井 段 81612~ 817104 m 的 套 管 裸露 ,未 修 补 井 内 有 73 产 平 式 油 管 18 根 、 筛 管 1根 和 喇 叭 口 1 只 未 捞 出黄 桥 析 气 藏 苏 174 井 井 下 油 套 管 钢 材为 根 据 现 场 提 供 的 油 套 管 腐 蚀 观察 情 况 ,苏 174 井 油 套 管 腐 蚀 主 要 表 现 为 :当 井 筒 深度 小 于 1 200 m 时 ,油 套 管 蚀 严 重 ;而 当 井筒 深 度 大 于 1 200 m 时 ,油 套 管 蚀 相 对 较轻 。 产 生 这 种 情 况 的 原 因 是 :在 气 藏 条 件 下 ,水 以 饱和 状 态 溶 解 在 中 ,此 时 油 套 管 没 有腐 蚀 作 用 ;在 凝 析 气 藏 开 采 至 地 面 的 过 程中 ,由 于 温 度 和 压 力 的 降 低 ,气 藏 原 始 饱 和 状 态 被 打破 ,水 便 会 从 中 析 出 (表 2) ;大 部 分 析 出 水随 体 产 出 地 面 ,但 有 少 量 凝 析 水 易 吸 附 在 油套 管 壁 上 ;当 油 套 管 上 部 (靠 近 井 口 ) 的 到 凝表 2   苏 174 井 不 同 井 深 实 测 凝 析 气 压 力 、温 度 、 密 度 和 凝 析 水 量 数 据 表井 深(m)压 力( 度( ℃ )密 度( 析 水 量( 515 17 220 1 700500 714 30 359 1 7001 000 916 43 394 1 1001 500 1116 57 453 6102 000 1316 68 470 1902 300 1419 73 485 0析 水 后 ,油 套 管 便 处 于 两 相 系 统 中 而 发生 严 重 腐 蚀 ,这 就 造 成 了 油 套 管 蚀 “ 上 重 下轻 ” 的 现 象 。 当 油 层 套 管 甚 至 技 术 套 管 因 蚀发 生 漏 失 时 ,浅 层 地 下 水 便 进 入 井 筒 ,严 重 时 会 导 致气 井 无 法 生 产 。2   油 套 管 常 用 钢 材 蚀 动 态 评价 试 验在 黄 桥 析 气 藏 开 采 初 期 ,由 于 缺 乏 对 蚀 的 认 识 ,已 有 采 气 井 油 套 管 均 采 用 材 料 ,这 两 种 材 质 的 油 套 管 蚀 严重 ,给 生 产 造 成 很 大 的 影 响 。 因 此 ,需 要 对 油 套 管 常用 钢 材 在 井 筒 环 境 下 蚀 情 况 进 行 动 态 评 价试 验 [ 3 ,4 ] 。211   试 验 条 件(1) 试 验 材 料 : 、 3 、 9 。(2) 腐 蚀 介 质 :凝 析 水 为 苏 174 井 口 分 离 出 来的 水 样 ,其 p H 值 为 61 0 ,总 矿 化 度 为 10 7081 80L ,水 型 为 凝 析 水 主 要 化 学 成 分 离 子含 量 见 表 3 ,充 水 样 中 度 变 化 测 定 结果 见 表 4。  第 18 卷   第 3 期 吴 志 良 等 : 凝 析 气 藏 气 井 油 套 管 腐 蚀 原 因 分 析 及 常 用 钢 材 腐 蚀 性 评 价 197  表 3   试 验 用 凝 析 水 主 要 化 学 成 分 离 子 含 量离   子 含 量 (L) + K + 3 608100 58120 191170 3 8291304 2 1841693 836189表 4   充 凝 析 水 水 样 中 度 变 化 情 况充 间(p H 值 (010538 L)消 耗 量 ( 度(L)0 710 218 651 781 615 518 1361 303 610 1017 2511 405 518 1617 3921 40101 5 515 1916 4601 50(3) 试 验 温 度 :40 ℃ 、 60 ℃ 、 80 ℃ 和 110 ℃ 。(4) 压 :1 8 10 20 5) 试 片 大 小 :50 10 3 12   试 验 结 果 与 分 析选 取 不 同 温 度 、 不 同 压 ,每 一 种 试 片 均做 了 48 项 腐 蚀 试 验 。21211   不 同 温 度 、 不 同 压 情 况 下 3 种 钢 材的 试 验 结 果39 材 实 验 结 果 统 计 如 下 :(1) 腐 蚀 十 分 严 重 ,腐 蚀 速 率 为 11 4~81 2 a。(2) 3 腐 蚀 较 严 重 ,腐 蚀 速 率 为 01 088~01 620 a。(3 ) 9 腐 蚀 最 轻 ,腐 蚀 速 率 为 01 027 ~01 072 a。(4) 从 动 态 腐 蚀 评 价 , 管 存 在 很 严 重 的腐 蚀 ,必 须 采 取 必 要 的 防 腐 措 施 ; 3 管 腐 蚀 较重 ;9 管 较 轻 。21212   压 为 10 温 度 为 40 ℃ 条 件 下 3种 钢 材 的 试 验 结 果表 5 给 出 了 压 为 10 温 度 为 40 ℃(相 当 于 黄 桥 析 气 藏 苏 174 井 1 000 m 深 度处 的 环 境 )条 件 下 3 9 材 的 动 态 腐蚀 数 据 ,所 对 应 的 试 片 腐 蚀 状 况 如 图 2 所 示 。21213   评 价 与 分 析据 动 态 腐 蚀 评 价 结 果 ,9 腐 蚀 最 轻 ,3腐 蚀 较 严 重 , 腐 蚀 最 为 严 重 。 因 此 ,选 用 的 油 套 管 ,必 须 采 取 必 要 的 防 腐 措 施 ,表 5   39 材 动 态 腐 蚀 数 据( 压 10 温 度 40 ℃ 条 件 下 )钢 材 试 片号 试 片 重 量 (g)试 验 前 试 验 后 腐 蚀 速 率(a) 腐 蚀 速 率 平均 值 (a) 试 片外 观42356 101 583 6111 078 9 101 437 4101 896 8 41 560 851 680 7 51122 3 发 黑发 黑351237 111 125 8111 090 3 111 117 4111 082 3 01 262 001 249 6 01255 8 发 灰发 灰907635 111 137 7111 179 6 111 134 9111 179 0 01 087 301 018 7 01053 0 发 亮发 亮图 2   3 9 试 片 腐 蚀 状 况( 压 为 10 温 度 为 40 ℃ 条 件 下 )而 选 用 9 材 的 油 套 管 则 不 需 采 取 防 腐 措 施 即 可满 足 析 气 藏 气 井 的 完 井 需 求 。黄 桥 析 气 藏 苏 174 井 井 下 油 套 管 钢 材为 现 场 分 析 检 查 的 实 际 腐 蚀 速 率 为 01 42a ,远 低 于 上 述 相 同 材 质 的 室 内 试 验 结 果 。 分析 认 为 ,这 主 要 与 凝 析 油 对 油 套 管 的 保 护 有 关 。3   析 气 藏 气 井 油 套 管 选 材 建 议根 据 上 述 气 井 油 套 管 蚀 特 征 及 原 因 分析 ,结 合 不 同 材 质 钢 蚀 室 内 动 态 评 价 试 验 结果 ,建 议 析 气 藏 气 井 油 套 管 采 用 9 材 。虽 然 目 前 市 场 上 9 材 的 价 格 约 是 材 的2 倍 ,采 用 9 材 会 增 加 析 气 藏 的 开 发 成本 ,但 考 虑 到 田 的 安 全 开 发 和 气 井 的 使 用 寿命 以 及 开 发 后 期 的 维 护 费 用 ,采 用 9 管 材 还 是很 有 必 要 的 。参 考 文 献[ 1 ]   戴 金 星 ,戴 春 森 ,宋 岩 ,等 . 中 国 东 部 无 机 成 因 的 藏 及 其特 征 [J ] . 中 国 海 上 油 气 (地 质 ) ,1994 ,8 (4) :215下 转 第 208 页 )208   中 国 海 上 油 气 2006 年  与 射 线 检 验 系 统 同 样 的 检 测 精 度 ,而 且 在 缺 陷 高度 方 向 的 尺 寸 检 测 上 也 是 射 线 检 验 系 统 无 法 比拟 的 。(3) 检 验 系 统 采 用 超 声 波 原 理 检 验 焊 缝质 量 ,在 铺 管 船 上 用 检 验 系 统 比 用 射 线 检 验系 统 更 安 全 ,操 作 人 员 不 需 穿 防 护 服 ,船 上 不 需 要 建铅 房 ,检 验 作 业 时 其 他 工 种 的 作 业 人 员 也 无 需 回 避 。因 此 从 安 全 、 环 保 和 效 益 的 角 度 来 看 ,在 海 上 铺 管 作业 中 使 用 检 验 系 统 是 最 佳 选 择 。参 考 文 献[ 1 ]   S] . ∥ ff S 2000.[ 2 ]   林 树 青 ,曹 东 旭 . 压 力 管 道 自 动 超 声 成 像 检 测 技 术 [J ] . 无 损 检测 ,2005 (11) : 日 期 :2006 改 回 日 期 :2006 辑 :张 金 棣 )of f in O f f o., L t d., 300452) A to of of to of of as as in of in 接 第 197 页 )[ 2 ]   郭 念 发 ,尤 孝 忠 ,雷 一 心 ,等 . 黄 桥 田 特 征 及 其 勘 探 远 景[J ] . 天 然 气 工 业 ,2000 ,20 (4) :14 3 ]   林 冠 发 ,白 真 权 ,赵 新 伟 ,等 . 温 度 对 蚀 产 物 膜 形 貌 特 征的 影 响 [J ] . 石 油 学 报 ,2004 (25) 3 :101 4 ]   陈 长 风 ,侯 建 国 ,常 炜 ,等 . 环 境 因 素 对 匀 腐 蚀 速 率 的 影响 [J ] . 中 国 海 上 油 气 ,2004 (16) 5 : 日 期 :2005 改 回 日 期 :2006 辑 :叶 秋 敏 )of on O2 of H I N O P J 225300) in t in O2 of 3Cr s t 280 3Cr Cr It is to Cr t in O2 Cr to be be is ul in O2 be in t he of ot t e2valuation
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