• / 5
  • 下载费用:1 下载币  

稠油CO_2吞吐腐蚀_结垢和沥青沉淀研究进展

关 键 词:
稠油 CO_2 吞吐 腐蚀 结垢 沥青 沉淀 研究进展
资源描述:
    收 稿 日 期 :2006 - 12 - 26 ;改 回 日 期 :2007 - 08 - 27基 金 项 目 :本 文 受 西 南 石 油 大 学 研 究 生 创 新 基 金 资 助 (课 题 编 号 : 者 简 介 :李 科 星 (1981 - ) ,男 , 2003 年 毕 业 于 西 南 石 油 学 院 石 油 工 程 专 业 ,博 士 在 读 ,主 要 从 事 提 高 采 收 率 理 论 与 技 术 研 究 工 作 。文 章 编 号 : 1006 - 6535 (2007) 05 - 0021 - 04稠 油 吐 腐 蚀 、 结 垢 和 沥 青 沉 淀 研 究 进 展李 科 星 1 ,蒲 万 芬 1 ,宋   丹 2(11 西 南 石 油 大 学 , 四 川   成 都   610500 ;21 中 石 化 四 川 石 油 管 理 局 ,四 川   成 都   610051)摘 要 :从 发 生 机 理 、 影 响 因 素 、 监 测 和 防 治 等 方 面 介 绍 了 当 前 吐 中 发 生 的 腐 蚀 、 结 垢 、 沥青 沉 淀 等 问 题 的 研 究 进 展 。 在 此 基 础 上 ,提 出 对 稠 油 吐 中 的 腐 蚀 、 结 垢 和 沥 青 沉 淀 等 问题 应 以 预 防 为 主 ,在 研 究 和 生 产 实 践 中 不 能 忽 视 三 者 之 间 的 相 互 影 响 。关 键 词 :稠 油 ;腐 蚀 ;结 垢 ;沥 青 沉 淀 ;研 究 进 展中 图 分 类 号 :   文 献 标 识 码 : 言开 发 储 量 巨 大 的 稠 油 油 藏 是 缓 解 我 国 当 前 能源 供 需 矛 盾 的 一 个 有 效 途 径 。 吐 被 看 作 是提 高 稠 油 采 收 率 的 有 效 方 法 之 一 ,具 有 广 阔 的 应 用前 景 。 影 响 该 技 术 广 泛 应 用 的 一 个 重 要 原 因 就 是 吐 过 程 中 引 起 的 腐 蚀 、 结 垢 以 及 沥 青 、 石 蜡絮 凝 沉 淀 等 问 题 没 有 得 到 有 效 解 决 。1   蚀 钢 材 的 腐 蚀 主 要 包 括 均 匀 腐 蚀 和 局 部腐 蚀 2 大 类 ,油 田 工 程 实 践 中 遇 到 的 腐 蚀 大 多 数 属于 后 者 ,包 括 点 蚀 、 缝 隙 腐 蚀 、 应 力 龟 裂 等 类 型 。 现场 观 测 发 现 蚀 主 要 发 生 在 油 井 井 筒 和 集 输管 线 等 部 位 。以 中 原 油 田 文 13 - 127 井 和 文 13 - 257 井 [1 ]为例 :文 13 - 127 井 套 管 内 壁 分 布 有 腐 蚀 坑 ,管 内 壁腐 蚀 面 平 稳 ,腐 蚀 沿 管 轴 纵 向 延 伸 呈 马 蹄 形 ,其 横断 面 为 上 宽 下 窄 的 梯 形 深 谷 状 ,管 壁 穿 孔 处 周 边 锐利 ,界 面 清 晰 ;文 13 - 257 井 油 管 腐 蚀 部 位 为 油 管接 箍 丝 扣 处 ,其 他 部 位 几 乎 无 腐 蚀 ,丝 扣 中 部 腐 蚀阶 梯 向 管 壁 纵 深 发 展 。 腐 蚀 产 物 中 主 要 有 夹 杂 有 ,显 示 出 套 管 、 油管 腐 蚀 与 蚀 有 关 。111   腐 蚀 机 理在 较 高 的 环 境 温 度 下 , 解 于 水 中 形 成 与 金 属 发 生 如 下 反 应 (1) 是 很 好 的 保 护 膜 ,进 一 步 腐 蚀 形 成凹 凸 不 平 的 腐 蚀 坑 ,腐 蚀 面 积 扩 大 ,最 终 造 成 局 部穿 孔 ,停 产 修 井 。112   腐 蚀 监 测由 于 铁 是 低 碳 钢 的 主 要 成 分 ,水 中 铁 含 量 增 加就 说 明 产 生 了 腐 蚀 ,因 此 最 简 单 的 监 测 方 法 是 测 定水 中 腐 蚀 产 物 的 含 铁 量 。 室 内 实 验 一 般 采 用 测 挂片 重 量 损 失 和 电 动 极 化 盐 线 来 计 算 腐 蚀 率 ;现 场 监测 多 在 井 口 挂 片 ,以 挂 片 失 重 计 算 腐 蚀 速 率 。 井 下油 管 腐 蚀 监 测 可 用 电 磁 波 和 超 声 波 ,通 常 采 用 的 监测 仪 有 氢 指 示 计 、 零 位 电 阻 安 培 计 、 、 电 位达 因 计 等 。113   蚀 的 影 响 因 素(1) 温 度 。 温 度 强 烈 影 响 着 蚀 的 进 程(图 1) [2 ] ,在 低 温 范 围 内 ( < 70 ℃ ) ,腐 蚀 速 率 随 温度 的 增 加 而 增 加 ;在 中 温 范 围 内 (70~ 90 ℃ ) ,腐 蚀速 率 则 随 温 度 增 加 而 降 低 [3 ] 。 温 度 同 样 影 响 腐 蚀产 物 的 形 态 和 类 型 。 研 究 发 现 : ① 小 于 60 ℃ ,腐 蚀产 物 膜 为 膜 软 而 无 附 着 力 ,金 属 表 面 光 滑 ,以 均 匀 腐 蚀 为 主 ; ② 100 ℃ 附 近 ,发 生 严 重 的 局 部 腐蚀 (深 孔 ) ,腐 蚀 产 物 层 厚 而 松 ,为 粗 结 晶 的 ③ 150 ℃ 以 上 ,是 细 致 、 紧 密 、 附 着 力 强 的 第 14 卷 第 5 期2007 年 10 月                            特 种 油 气 藏il                          007腐 蚀 速 率 降 低 。图 1   温 度 与 平 均 腐 蚀 速 率 的 关 系 (12h ,矿 化 度 234122) 分 压 。 吐 过 程 中 大 量 气 体 随 原 油一 起 进 入 井 筒 ,因 此 不 能 忽 视 压 对 腐 蚀 的影 响 。 当 井 筒 内 压 力 较 高 时 , 溶 解 能 力 相 对较 高 ,导 致 溶 液 中 度 增 大 ,分 解 的 H+ 浓度 必 然 高 ,加 速 了 腐 蚀 [4 ] 。 在 其 他 条 件 不 变 的 情 况下 , 压 越 高 ,腐 蚀 速 率 越 大 (图 2) [4 ] 。 实 验 证实 ,在 3 % 溶 液 中 温 度 为 353115 随 着压 力 增 大 ,碳 钢 及 低 合 金 钢 的 腐 蚀 速 率 迅 速 增大 [5 ] ,可 以 达 到 3815 上 。图 2   压 力 与 平 均 腐 蚀 速 率 的 关 系 (55 ℃ ,3 % 液 )(3) 矿 化 度 。 一 般 情 况 下 水 中 含 盐 量 越 高 ,水的 导 电 性 越 好 ,腐 蚀 速 率 就 越 大 ,但 是 研 究 发 现 在高 矿 化 度 溶 液 和 饱 和 气 氛 中 ,实 验 用 钢 的腐 蚀 速 率 随 矿 化 度 的 增 加 反 而 下 降 [1 ] (图 3) ,较 高的 地 层 水 矿 化 度 能 对 蚀 起 到 抑 制 作 用 。 引起 这 种 现 象 的 原 因 有 : ① 随 着 离 子 浓 度 的 增 加 , 、 、 2 等 离 子 更 容 易 形 成 保 护 膜 ,使 平均 腐 蚀 速 率 下 降 ; ② 、 离 子 的 存 在 增 大 了溶 液 离 子 强 度 ,使 解 度 下 降 ; ③ 离 子 浓 度 增大 ,导 电 性 增 强 ,结 垢 倾 向 增 大 ,抑 制 了 腐 蚀 。(4) 于 水 后 能 够 增 加 溶 液 总 酸度 ,产 生 更 多 的 H+ ,因 此 ,钢 在 的 腐 蚀 比 在相 同 液 中 的 腐 蚀 更 严 重 。 随 溶 液 降低 ,钢 材 的 腐 蚀 将 加 剧 (图 4) [1 ] 。图 3   矿 化 度 与 平 均 腐 蚀 速 率 的 关 系 (45 ℃ )图 4   平 均 腐 蚀 速 率 的 关 系(5) 介 质 流 速 。 在 动 态 腐 蚀 循 环 装 置 上 进 行了 流 速 对 腐 蚀 的 影 响 实 验 [3 ] 。 实 验 结 果 (表 1) 表明 ,不 同 型 号 的 钢 在 除 氧 的 介 质 中 ,随 介 质 流 速 的增 加 都 表 现 出 蚀 速 率 增 大 的 规 律 。表 1   钢 材 60 ℃ 、 96h 静 止 腐 蚀 速 率 与 冲 刷 腐 蚀 速 率 对 比 [3 ]材 料 静 止 腐 蚀 速 率 腐 蚀 速 率 13653 514986武 钢 15955 311230住 友 15396 316650武 钢 16131 715678宝 钢 17005 618641114   防 腐 措 施(1) 选 用 耐 腐 蚀 金 属 。 含 铬 、 镍 等 元 素 的 钢 材耐 腐 蚀 的 能 力 将 会 大 大 加 强 ,铬 含 量 大 于 12 %的不 锈 钢 可 以 阻 止 高 压 下 含 水 腐 蚀 。 油 田 全部 采 用 不 锈 钢 设 备 可 以 防 止 蚀 ,但 由 于 造价 过 高 ,只 有 对 关 键 部 位 或 无 法 采 用 其 他 防 腐 措 施时 才 应 考 虑 使 用 。22                         特 种 油 气 藏                                       第 14 卷(2) 涂 保 护 层 。 钢 材 与 腐 蚀 环 境 接 触 的 面 积越 大 ,受 腐 蚀 的 几 率 也 就 越 高 ,用 涂 层 将 金 属 和 腐蚀 环 境 隔 离 可 以 有 效 预 防 和 减 缓 腐 蚀 。 涂 层 的 有效 性 取 决 于 不 能 有 漏 涂 、 气 孔 或 与 金 属 粘 合 不 牢 。存 在 严 重 腐 蚀 、 易 被 机 械 擦 伤 、 高 温 和 温 度 出 现 周期 大 幅 度 变 化 的 地 方 不 宜 采 用 涂 层 。 薄 涂 层 厚 度为 一 般 为 011~ 012 当 涂 层 厚 度 大 于 115 必 须 有 良 好 的 表 面 处 理 和 严 格 的 质 量 控 制 。现 场 应 用 效 果 较 好 的 涂 料 有 酚 类 和 环 氧 酚 类 。(3) 非 金 属 材 料 。 非 金 属 材 料 如 水 泥 、 塑 料 、玻 璃 纤 维 等 在 酸 性 条 件 下 一 般 都 性 能 稳 定 ,能 有 效避 免 蚀 。 刚 果 埃 默 劳 德 油 田 曾 经 因 为 原 油含 S 和 普 通 套 管 使 用 仅 6 个 月 就 腐 蚀 穿 孔 ,在 高 腐 蚀 油 井 中 下 入 玻 璃 纤 维 加 强 塑 料 管后 ,历 时 3 a 未 见 腐 蚀 [6 ] 。(4) 缓 蚀 剂 。 注 缓 蚀 剂 是 应 用 较 为 广 泛 的 防腐 措 施 。 通 过 研 究 发 现 在 在 的 气 相 和 液 相中 ,缓 蚀 剂 的 缓 蚀 效 果 受 到 多 种 因 素 的 影 响 ,如 介质 的 、 、 等 含 量 以 及 介 质 的 温度 、 压 力 、 流 速 等 环 境 因 素 都 能 影 响 缓 蚀 剂 的 性 能 。目 前 已 开 发 出 了 能 够 耐 井 下 高 温 (70 ℃ ) 、 高 压 (115 缓 蚀 剂 。(5) 改 善 吞 吐 工 艺 流 程 。 注 入 过 程 [7 ] : ① 在 气源 和 处 理 站 采 用 玻 璃 钢 管 线 ,防 止 未 脱 水 的 材 造 成 腐 蚀 ; ② 脱 水 处 理 后 的 水 率 低 ,压 力 大 幅 升 高 ,采 用 钢 管 输 送 ,关 键 部 位 如 三 相 分离 器 、 闸 门 闸 板 等 采 用 不 锈 钢 ; ③ 在 注 气 和 注 水 间隙 注 入 隔 离 段 塞 ,防 止 气 、 水 在 进 入 井 底 前 接 触 ; ④下 封 隔 器 ,阻 断 油 套 连 通 ,防 止 体 从 油 管 进入 套 管 。 此 外 ,可 以 向 地 下 直 接 注 入 气 剂 ,采 用 地 生 成 的 方 法 避 免 注 入 过 程 中 可 能 发生 的 腐 蚀 。开 井 生 产 : ① 在 井 筒 中 可 以 采 用 套 管 加 药 防腐 ,向 套 管 中 注 入 缓 蚀 剂 ; ② 早 期 气 液 分 离 ,在 计 量站 或 井 口 就 用 分 离 器 对 产 出 液 进 行 气 液 分 离 ,减 少高 压 集 输 管 线 的 腐 蚀 。2   结   垢结 垢 是 吐 采 油 的 特 点 ,主 要 发 生 碳 酸盐 垢 。 垢 质 附 着 在 地 面 设 备 和 管 道 壁 上 以 及 压 力突 变 或 急 剧 降 低 的 地 方 ,严 重 影 响 了 生 产 的 正 常 进行 [8 ] 。211   垢 机 理结 垢 的 主 要 原 因 是 注 入 水 与 地 层 水 不 配 伍 ,造成 注 入 水 所 含 的 成 垢 阴 离 子 - 、 - 、 等与 地 层 水 所 含 的 、 、 、 等 相 遇 产 生难 溶 物 。 2) 23 + (3) 23 + (4)当 溶 液 中 度 降 低 后 ,发 生 可 逆 反 应23 + (5)23 + (6)212   垢 影 响 因 素影 响 垢 的 主 要 因 素 有 : ① 压 力 ,当 压 力降 低 后 水 中 的 溶 解 度 下 降 , 离 子 具 有减 少 的 趋 势 , 式 ( 5) 和 ( 6) 发 生 逆 向 反 应 析 出 淀 ; ② 温 度 , 随 温 度 升 高溶 解 度 降 低 ,因 此 高 温 的 井 筒 环 境 容 易 形 成 ③ ,随 着 水 中 溶 解 的 少 , 升高 , , - 的 浓 度 相 应 增 加 , 垢 趋势 也 因 此 而 增 大 ; ④ 矿 化 度 ,当 矿 化 度 不 高 于200 000 , 溶 解 度 随 矿 化 度 的 增 加而 升 高 ,有 资 料 表 明 其 溶 解 度 可 增 加 215 倍 [9 ] ,即高 矿 化 度 油 田 水 能 促 进 解 ,在 一 定 程 度 上可 抑 制 的 生 成 。213   垢 的 预 防 和 处 理由 于 结 垢 发 生 的 部 位 广 泛 ,在 除 垢 过 程 中 要 尽量 做 到 既 不 能 使 管 道 遭 腐 蚀 ,也 不 能 造 成 环 境 污染 ,更 不 能 伤 害 油 气 资 源 ,还 要 综 合 考 虑 开 采 成 本的 问 题 ,结 垢 之 后 再 进 行 大 规 模 的 除 垢 非 常 困 难 。因 此 ,解 决 油 层 结 垢 伤 害 问 题 ,应 首 先 从 防 垢 入 手 。常 用 的 防 垢 方 法 有 磁 法 防 垢 和 防 垢 剂 防 垢 。 磁 法防 垢 是 在 加 热 器 进 水 管 上 安 装 一 个 永 磁 软 水 器 ,生成 的 垢 质 质 地 疏 松 、 不 易 吸 附 ,优 点 是 操 作 简 单 ,不消 耗 其 他 材 料 和 能 源 ,缺 点 是 效 果 不 够 稳 定 。 防 垢剂 一 般 有 无 机 磷 酸 盐 、 有 机 磷 类 化 合 物 和 聚 合 物 3大 类 。 各 种 防 垢 剂 防 垢 机 理 各 异 ,应 根 据 油 田 具 体情 况 ,通 过 室 内 和 现 场 试 验 选 定 。 氨 基 三 甲 叉 磷32第 5 期                           李 科 星 等 :稠 油 吐 腐 蚀 、 结 垢 和 沥 青 沉 淀 研 究 进 展( 一 种 对 碳 酸 盐 及 碳 酸 盐 垢 均 有 良 好 抑 制效 果 的 阻 垢 剂 ,已 在 矿 场 广 泛 应 用 。 垢 以 后 集 输 管 线 可 以 采 用 15 %的 盐 酸加 0152 %的 甲 醛 溶 液 [10 ]清 洗 ,效 果 良 好 ,管 线 和 井筒 不 允 许 酸 清 洗 时 也 可 以 考 虑 用 机 械 方 法 和 超 声波 除 垢 技 术 。3   沥 青 沉 淀311   沉 淀 机 理沥 青 和 石 蜡 等 重 质 有 机 物 在 油 藏 条 件 下 处 于一 种 动 态 平 衡 状 态 ,当 一 系 列 的 影 响 因 素 — — — 压力 、 温 度 、 原 油 化 学 成 分 、 混 相 等 发 生 变 化 的 时 候 ,这 种 平 衡 就 会 被 打 破 [11 ] 。 向 稠 油 油 藏 中 注 入 解 降 低 了 稠 油 的 粘 度 ,改 变 了 原 油 性 质 ,稠 油 胶 态 系 统 的 破 坏 导 致 沥 青 絮 凝 、 沉 淀 。 沥 青 质的 沉 淀 能 显 著 降 低 油 层 渗 透 率 ,引 起 油 井 产 能 下降 、 储 层 损 害 和 井 眼 堵 塞 ,损 坏 井 下 设 备 。312   影 响 因 素岩 心 驱 替 实 验 表 明 [12 ] ,沥 青 沉 淀 在 注 替 的 过 程 中 随 入 量 的 增 加 而 增 加 ;静 态 测试 发 现 当 流 体 处 于 单 相 的 时 候 ,絮 凝 对 压 力 变 化 很敏 感 ;矿 化 度 大 小 对 沥 青 絮 凝 的 影 响 可 以 忽 略 不计 ;此 外 , 的 杂 质 ( ) 对 沥 青 沉 淀 的影 响 也 很 小 。测 量 沥 青 沉 淀 的 方 法 有 测 导 电 率 、 粘 度 、 光 谱分 析 、 重 量 分 析 等 。313   清 除 方 法稠 油 开 采 过 程 中 产 生 的 沉 淀 主 要 是 沥 青 和 其他 重 质 有 机 物 ,因 此 必 须 防 止 沥 青 等 物 质 堵 塞 井 眼和 套 管 。 当 前 ,沥 青 的 清 除 方 法 主 要 有 机 械 清 除 、化 学 剂 清 除 或 油 藏 条 件 控 制 等 方 法 。 国 外 开 发 出了 一 种 降 凝 剂 [13 ] ,能 将 沥 青 滴 状 物 分 散 成 更 小 的形 态 (甚 至 在 絮 凝 以 后 ) ,将 发 生 堵 塞 的 时 间 推 迟 了4 倍 。 通 过 实 验 发 现 ,沥 青 只 有 在 絮 凝 后 才 会 沉淀 ,很 明 显 阻 止 沥 青 絮 凝 是 防 止 产 生 沥 青 沉 淀 的 关键 。 以 此 为 基 础 ,开 发 出 了 一 种 阻 凝 剂 阻 止 沥 青 絮凝 ,在 田 的 应 用 中 ,经 过 43 d 现 场 试验 ,其 控 制 沥 青 絮 凝 效 果 显 著 。4   结 论 和 建 议(1) 稠 油 吐 过 程 中 不 可 避 免 会 伴 随 有腐 蚀 、 结 垢 和 沥 青 沉 淀 发 生 ,应 该 以 预 防 为 主 。(2) 稠 油 井 吐 中 发 生 的 腐 蚀 、 结 垢 等 问题 的 处 理 与 普 通 油 井 存 在 一 定 的 差 异 。 腐 蚀 、 结 垢和 沥 青 沉 淀 是 管 线 、 井 筒 和 油 层 等 外 部 环境 作 用 的 结 果 ,三 者 之 间 存 在 一 定 的 联 系 和 相 互 影响 ,不 宜 孤 立 地 看 待 。参 考 文 献 :[1 ] 周 琦 ,王 建 刚 1 二 氧 化 碳 的 腐 蚀 规 律 及 研 究 进 展 [J ]1甘 肃 科 学 学 报 ,2005 ,17 (1) :38~ 401[2 ] 苏 俊 华 1高 矿 化 度 介 质 中 二 氧 化 碳 腐 蚀 金 属 的 规 律 [J ]1材 料 保 护 ,1998 ,31 (11) :21~ 231[3 ] 王 志 龙 1 二 氧 化 碳 对 钢 腐 蚀 的 影 响 因 素 研 究 [J ]1 油 气田 环 境 保 护 12004 ,11 (1) :48~ 501[4 ] 傅 朝 阳 ,刘 小 武 1 油 套 管 腐 蚀 分 析 [J ]1 四 川 化 工 与 腐蚀 控 制 ,1999 ,2 (4) :4~ 71[5 ] 李 春 福 1 油 气 田 开 发 中 蚀 研 究 进 展 [J ]1 西 南 石油 学 院 学 报 ,2004 ,26 (2) :42~ 471[6 ] 谢 尚 贤 1 关 于 用 二 氧 化 碳 三 次 采 油 的 腐 蚀 与 结 垢 问 题[J ]1 大 庆 石 油 地 质 与 开 发 ,1989 ,8 (4) :59~ 661[7 ] 时 维 才 1 江 苏 油 田 注 化 采 油 的 防 腐 工 艺 研 究 及应 用 [J ]1 腐 蚀 科 学 与 防 护 技 术 ,2003 ,15 (5) :295~ 2981[8 ] K, , of in a C]1at 003 th 29~ 30 2003 :94~ 991[9 ] 陈 育 红 1 吐 对 储 层 结 垢 趋 势 的 影 响 研 究 [J ]1 石油 化 工 腐 蚀 与 防 护 ,2003 ,20 (6) :21~ 241[10 ] 蔺 怀 志 1 相 驱 油 防 垢 工 艺 技 术 研 究 [J ]1 内 蒙 古石 油 化 工 ,2006 ,32 (5) :127~ 1291[11 ] G, J ] 1 1991 :17~ 241[12 ] K,of C ] 1 4 (4) , 999 :235~ 2451[13 ] R , O2 C]1 at 000 3~ 5 2000 :1~ 61编 辑   刘 兆 芝42                         特 种 油 气 藏                                       第 14 卷u - 24010 , is an to be in to of to to to to of of 2 , u - . 57061 , 2. 10640 , 3. 10093 , is an is a of O2 O2 by O2 of or by O2 to of in O2 of O2 ; of in 10065 , of in of on is a in is on is of in . 63318 , 2. , 63712 , of as as in in in in of of In of of in is on in O2 e - . 10500 , 2. 10051 , Ch
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:稠油CO_2吞吐腐蚀_结垢和沥青沉淀研究进展
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-52853.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开