李永強(qiáng)，袁 杰，唐洪濤，崔 杰，黃佳博

中石化勝利油田分公司勝利采油廠，山東 東營(yíng)

1.高溫高鹽油藏井筒緩蝕技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

勝坨油田高溫高鹽油藏井下工具腐蝕問(wèn)題日益嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)T128斷塊28口作業(yè)油井發(fā)現(xiàn)，有13口井存在嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，占作業(yè)井次的46%。井筒腐蝕預(yù)防治理技術(shù)主要有2種[1] [2] [3]。一是井口油套環(huán)空投加液體緩蝕劑，其缺點(diǎn)是工作量大，且液體緩蝕劑易吸附在油、套管表面，造成緩蝕劑損失浪費(fèi)；二是泵下接掛固體緩蝕劑，目前固體藥劑釋放還停留于單級(jí)釋放階段，泵下緩蝕劑釋放速度過(guò)快，導(dǎo)致有效期短[4] [5]。筆者研制了多級(jí)泵下緩蝕器，通過(guò)泵下防腐器逐級(jí)釋放固體緩蝕劑，達(dá)到對(duì)井筒管柱及井下工具防腐的目的。

2.泵下長(zhǎng)效緩蝕器的研制

2.1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

泵下長(zhǎng)效緩蝕器由兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成(見(jiàn)圖1)：一級(jí)結(jié)構(gòu)(正常使用部分)，二級(jí)結(jié)構(gòu)(延遲啟動(dòng)部分)。

一級(jí)結(jié)構(gòu)由釋放器和裝料管組成，釋放管長(zhǎng)5 m，孔徑20 mm，孔數(shù)30個(gè)；裝料管長(zhǎng)2 m，根據(jù)需要可將裝料管串聯(lián)使用，下端用絲堵密封。將固體緩蝕劑裝入料管內(nèi)，填滿壓實(shí)。

二級(jí)結(jié)構(gòu)與一級(jí)結(jié)構(gòu)相同，也是由釋放器和裝料管組成。釋放孔用直徑20 mm、厚5.5 mm的陽(yáng)極塊鉚釘，將制作成的固體緩蝕劑裝入料管內(nèi)，填滿壓實(shí)，絲扣連接于篩管下。

Figure 1.The structure of long-acting corrosion inhibitor under pump圖1.泵下長(zhǎng)效緩蝕器的結(jié)構(gòu)圖

2.2.工作原理

裝置下井后，一級(jí)緩蝕阻垢器首先工作，二級(jí)緩蝕阻垢器釋放中陽(yáng)極材料塊處在腐蝕環(huán)境下。由于陽(yáng)極材料的電極電位較低，優(yōu)先于鐵材料腐蝕。通過(guò)優(yōu)選陽(yáng)極材料、控制陽(yáng)極材料塊厚度，使其在一級(jí)緩蝕阻垢器藥劑釋放完畢，二級(jí)緩蝕阻垢器陽(yáng)極材料塊腐蝕掉后開(kāi)始工作，達(dá)到延長(zhǎng)防腐蝕目的。

2.3.二級(jí)結(jié)構(gòu)犧牲陽(yáng)極材料的優(yōu)選

2.3.1.犧牲陽(yáng)極材料優(yōu)選試驗(yàn)

根據(jù)金屬活性序列，選用XS1和XS2這2種金屬進(jìn)行試驗(yàn)。XS1、XS2均為直徑10 mm、厚5.5 mm的圓柱體。先將50 mm長(zhǎng)的油管平均分成4份，打上直徑10 mm的孔；再將犧牲陽(yáng)極材料錨入油管打好的孔內(nèi)；最后將做好的陽(yáng)極材料塊放入腐蝕介質(zhì)中。試驗(yàn)用腐蝕介質(zhì)為STT128X140井采出水，試驗(yàn)溫度90℃，放置22d后測(cè)定陽(yáng)極材料腐蝕速率。

式中：F為腐蝕速率，mm/a；mgf為腐蝕后陽(yáng)極材料質(zhì)量，kg；mhf為腐蝕前陽(yáng)極材料質(zhì)量，kg；S為陽(yáng)極材料與腐蝕介質(zhì)接觸面積，m2；tf為腐蝕時(shí)間，d；ρ為陽(yáng)極材料密度，kg/m3。

測(cè)試得出，XS1的陽(yáng)極腐蝕速率為0.0046 mm/a，XS2的陽(yáng)極腐蝕速率為38.18 mm/a。XS1腐蝕速率較低，原因是金屬表面形成了氧化膜，減緩了金屬腐蝕速率，但XS2腐蝕速度又過(guò)快，故這2種金屬均不適合作為二級(jí)緩蝕器的犧牲陽(yáng)極材料?，F(xiàn)采用將2種金屬材料按照一定比例進(jìn)行復(fù)合的方法，制做了XS3犧牲陽(yáng)極復(fù)合材料。

2.3.2.犧牲陽(yáng)極復(fù)合材料腐蝕速率評(píng)價(jià)試驗(yàn)

將XS3做成的樣品置于STT128X140井采出水中，試驗(yàn)溫度90℃，放置17 d后測(cè)定陽(yáng)極材料腐蝕速率，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯?，制作的5.5 mm厚的犧牲材料能夠在154～181 d內(nèi)完全腐蝕，打開(kāi)二級(jí)緩蝕器開(kāi)始正常工作。說(shuō)明犧牲陽(yáng)極復(fù)合材料基本符合要求。

Table 1.The test result of XS3 corrosion rate表1.XS3腐蝕速率測(cè)試結(jié)果

3.固體緩蝕劑的研制及評(píng)價(jià)

3.1.固體緩蝕劑的研制

固體緩蝕劑是以緩蝕劑中間體為主體，改性后輔以少量助劑(增效、包覆材料)形成的新型固體緩蝕劑，有效成分高達(dá)90%以上。

3.2.固體緩蝕劑緩蝕效果評(píng)價(jià)

取2個(gè)1000 mL廣口瓶，各加入T128區(qū)塊油田凈化污水1000 mL。一瓶加入0.5 g固體緩蝕劑藥劑，另一瓶不加固體緩蝕劑藥劑(作為空白樣)。兩個(gè)廣口瓶掛入(材質(zhì)為 KD)處理好的掛片，90℃恒溫水浴靜置，10 d后取出掛片清洗稱重，計(jì)算失重質(zhì)量及緩蝕率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。固體緩蝕劑在90℃水中浸泡10 d后，剩余0.4 g，緩蝕率達(dá)78.7%。表明在高溫環(huán)境下，質(zhì)量濃度10 mg/L左右的固體緩蝕劑即可具有良好的緩蝕性能。

Table 2.The evaluation and test data of solid corrosion inhibitor表2.固體緩蝕劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)

選取T128斷塊2口腐蝕問(wèn)題突出的油井開(kāi)展試驗(yàn)。油管采用耐高溫內(nèi)襯油管，抽油桿采用高強(qiáng)度KD桿，2口油井的抽油桿腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重，免修期短。

結(jié)合2口油井腐蝕問(wèn)題，下入泵下緩蝕器，并測(cè)試采出水對(duì)KD材質(zhì)掛片的腐蝕速率。2口油井平均免修期達(dá)到469 d，且繼續(xù)有效。對(duì)2口井采出水進(jìn)行取樣，按照SY/T 5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行腐蝕速率測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。采出水的腐蝕速率較低，達(dá)到了注入水水質(zhì)指標(biāo)。

Table 3.The test result of corrosion rate of produced water from 2 test wells表3.2口試驗(yàn)井采出水腐蝕速率測(cè)試結(jié)果

5.結(jié)論

1) 研制了泵下多級(jí)長(zhǎng)效緩蝕器，通過(guò)優(yōu)化犧牲陽(yáng)極材料，可逐級(jí)釋放泵下固體緩蝕劑，實(shí)現(xiàn)泵下緩蝕器的長(zhǎng)效作用。

2) 合成了固體緩蝕劑，有效成份高。其溶解速率可以滿足T128塊油井日產(chǎn)液量要求，溶解后采出液對(duì)井筒和管柱材質(zhì)具有較低的腐蝕速率。

3) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)2口井，免修期達(dá)到469 d，有效遏制了T128塊高溫高鹽油藏井筒腐蝕問(wèn)題。