江苏油田套管腐蚀规律研究

摘要：江苏油田随着开发时间的延长，套损井的数量不断增加，严重影响油田的正常生产。文章调研和分析了江苏油田套损井现状及特点，分析了油井套管腐蚀环境，确定了腐蚀因素，并对套管腐蚀机理进行了研究。在此基础之上，自主设计研发了一种模拟井筒条件的腐蚀试验装置，并利用该仪器进行了室内模拟江苏油田腐蚀环境进行了挂片腐蚀实验、通过SEM、XRD等研究手段分析研究套管的腐蚀行为，最后提出江苏油田套管腐蚀的预防措施，为油田恢复产能提供了科学依据。

关键词：套管腐蚀 二氧化碳 SRB 电镜扫描 能谱分析 XRD 防腐

江苏油田随着生产时间的延长及开发方案的调整，油水井套管状况逐渐变差。据统计，江苏油田套损井分布面广、数量多，涉及到25个油区，截至2011年底，已发现了312口套损井，其中油井238口，水井74口，并且数量呈上升的趋势，特别最近5年平均年增长20口左右。通过对江苏油田套损井调研分析，发现发生套损的主要是油井，套损形式主要是破漏（215口井）和变形（76口井），其中套漏是最主要的套损形式，占套损井数的近70%；并且套损段大多位于井深1500-2000m的动液面以下至泵挂深度范围内，且以内、外腐蚀均有发生。

W区块是江苏油区的主力区块，套损现象也尤为严重。142口油水井中，已发现套损井33口，占总数的23%，平均套损年限不到11年。笔者以W区块为主要研究对象，通过对其腐蚀环境的分析、模拟现场腐蚀环境的腐蚀试验及产物分析，有针对性的提出相应的防腐措施。

一、油田腐蚀环境分析研究

（一）水质检测

按照SY/T 5329-1994《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》及SY/T 5523-2001《油气田水分析方法》的要求，对W区块地层水进行了六项离子测试及细菌测试（表1）

模拟试验条件确定为：体系压力1.5MPa，温度70℃，二氧化碳分压0.2MPa，泵排量20m3/d。

二、腐蚀试验装置的研制

目前在室内试验中使用的挂片腐蚀仪主要是采用旋转挂片法或固定挂片法测定，装置内没有设计生产管柱结构，也无法模拟井筒别是抽油泵吸入口附近多相流体实际的流速、流态等对套管腐蚀的影响。鉴于江苏油田套管腐蚀多发生在动液面以下至泵挂深度范围，为了更准确的研究该段套管的腐蚀行为，自主设计研发了一种模拟井筒条件的腐蚀试验装置。

试验装置主要包括循环系统、模拟系统及温控系统三部分，通过柱塞泵工作，使得装置内的反应介质形成反应釜，依次通过缓冲罐、筛管孔眼、油管、立管形成循环生产回路，模拟储层流体从地下产出后，通过抽油泵生产到地面的过程。装置内的油结垢离子Ca2+、Mg2+、HCO3-及腐蚀性离子Cl-含量均较高，因此地层水具有结垢的趋势，也具有较强的腐蚀性[1]。

管、筛管等均按照油田现场管柱规范生产，且可以按需要更换不同的尺寸及规格。仪器中设置了六组挂片安装环，自上而下模拟油井中的井口、动液面以上、动液面、动液面以下、泵吸入口和井底六个位置。试验中改变挂片安装位置、反应介质流量、温度、压力等实验参数，就可以模拟不同腐蚀环境下不同井深套管的腐蚀状况。

三、腐蚀试验结果及产物分析

从试验得到结果，挂片的腐蚀速率以动液面为界，动液面以下三处的速率远大于其上部三处，并在泵吸入口处达到最大值，该处挂片表面被一层黑色腐蚀产物所覆盖，部分区域存在全面腐蚀，但还是以局部腐蚀为主。其原因是反应介质在该处流态为紊流，且压力波动较大，有结垢的趋势，因而加剧该处的局部腐蚀。这和江苏油田套损井套损位置多位于动液面以下至泵挂深度范围内的现状是一致的。

四、套管防腐技术研究

（一）合理制定产能，优化生产制度

对于新井而言，在开发初期阶段，制定合理产能对生产过程中的防腐具有重要意义。根据开发配产的需要，优选油管尺寸，使流速控制在合理范围内，可以避免对腐蚀产物膜产生冲蚀，保护管壁不受腐蚀。

（二）环氧冷缠带锌阳极保护

环氧冷缠带与套管本体粘接紧密，可隔绝套管外部腐蚀介质，能耐酸碱盐腐蚀且兼有良好的机械性能；在套管和腐蚀介质的电化学腐蚀体系中，锌合金在腐蚀介质中极化放电成为阳极，给铁提供了稳定的保护电流，补充保护防腐层针孔、大钳咬伤等施工中造成的损伤。

该技术主要适用于腐蚀水层厚、水量大、油层埋藏深、水泥封固难以保护的外腐蚀严重地区，非常适合于江苏油田。

该系统线路结构简单，性能稳定，操作方便、便于维护且费用较低，经济效益巨大。该技术主要应用在已完井油田有人值守的井区，要求外部供电系统稳定，井组井数在3 口以上。

五、结论

（2）自行设计、研制的模拟井筒条件腐蚀试验仪能够很好地模拟江苏油田现场的腐蚀环境，试验结果与现场套管腐蚀现状规律性一致。

（3）建议通过合理制定产能、使用环氧冷缠带锌阳极保护、实行阴极保护等工艺技术预防江苏油田套管腐蚀。

参考文献

[1] 朱世东. C02腐蚀机理及其预测防护[江苏]. 热处理技术与装备，2008，29（6）：47-50.

[2] 徐士祺，崔之健. 长庆油田套管腐蚀与防腐技术研究[江苏]. 维修与改造，2006，9（33）：53-55.

[3] 毛克伟，史茂成. 油气井套管腐蚀原因与防腐措施，石油钻探技术；1996，01.

[4] 叶春艳，王占榜，严密林，李平全. 油套管钢化学镀Ni-P的抗 腐蚀性能研究.腐蚀科学与防腐技术，2005，2.