刘迎春1 宋顺杰2
1中原油田分公司濮城采油厂采油管理三区 河南 濮阳457532
2中原油田分公司濮城采油厂工艺研究所 河南 濮阳 457532
摘要：本文从濮城油田生产实际出发，分析了CO2驱油井腐蚀的现状，给油气生产带来严重的影响。本文通过腐蚀机理研究及现场应用的解决CO2腐蚀给油田开发带来的影响取得了显著成效，达到了控制躺井、降低躺井率、延长检泵周期、提高开发效益的目的。
关键词：CO2驱油井；腐蚀；机理研究；现场实验
1项目概述
2016年启动课题研究，首先，对我厂CO2驱腐蚀现状调研，产出液pH<5，矿化度11万-25万，属于典型的高矿化度下CO2腐蚀。其次，以CO2腐蚀机理为基础，开展新型CO2腐蚀防护技术的研究工作，2017年6月份研制成功，该技术解决了采油过程中酸性溶液和CO2驱腐蚀对井筒、管柱、地面管线及设备的腐蚀的问题。
濮城油田躺井情况：2014年躺井34井次，躺井率9.14%（CO2见效油井从2014年4月开始大规模出现），累积影响产量193吨；2015年累躺井47井次，躺井率12.53%，累积影响产量385吨；2016年年累躺井49井次，躺井率13.88%，累积影响产量378吨。从造成躺井的直接原因进行分类统计，腐蚀占躺井总数的60%；偏磨占躺井总数的15%；老化占躺井总数的10%；质量占躺井总数的5%；因套管损坏需要卡封或找漏挤堵等占躺井总数的13%左右。频繁躺井作业严重影响着CO2驱的开发效益。
实施CO2驱以来新发现套损井11口，2015-2016年新增事故井关井5口，占总井数的8.1%，占开井数的20%，影响日产油19.8吨。
2 完成的主要研究工作、取得的成果及创新
2.1 CO2 腐蚀的机理研究
CO2腐蚀历程：CO2溶解---溶液呈现酸性，含有H离子---油管表面发生电化学反应，阴极是H离子的去极化反应，阳极是Fe的溶解反应，总反应形成各种Fe的氧化物。
CO2 腐蚀的实质是 CO2 溶于水形成碳酸，金属在碳酸水溶液中发生电化学腐蚀。在没有电解质（水）存在的条件下，干燥的 CO2 本身并不腐蚀金属。但随着油气田开发的进行，含水率逐渐上升，CO2 溶解于水变成碳酸，具有较强的腐蚀性。CO2 对井筒的腐蚀主要包括均匀腐蚀和局部腐蚀。
（1）均匀腐蚀：均匀腐蚀分布在整个管壁表面，其危险性相对较小。
（2）局部腐蚀：由于膜生成的不均匀或破损，常出现局部的（无膜）腐蚀现象。局部腐蚀穿透率高，给油田生产造成巨大损失。
2.2 影响CO2腐蚀的因素研究
CO2导致采出液的pH降低，呈现酸性，再加上高矿化度下氯离子的含量很高，加速了油套管和集输管线的腐蚀，如果我们调高采出液的pH值，即将采出液调整到碱性，则可以大幅度降低管材的腐蚀，同时降低采出液的矿化度，则可以避免油管结垢，基于以上理念，开发了本产品。
2.3纳米高分子极化棒防腐技术原理
Fe的各种存在状态的边界外界条件不同，Fe的存在状态不同，当介质的pH>5.9时，无论电位多少，均形成稳定Fe(OH)2、Fe(OH)3。所以，可通过控制介质pH的方式抑制Fe的腐蚀。CO2腐蚀的阴极主要是H离子的去极化反应，本技术通过捕获H离子，提高介质的pH值，抑制阴极反应，从而达到降低油管腐蚀的目的。考虑到油管及集输管线在碱性介质环境容易结垢的特点，本技术将介质的pH值控制在6.5-8之间。
2.4 纳米高分子极化棒特点
1）采用耐高温粘结固化技术，制备的纳米高分子极化棒在150oC的水中持续浸泡30天不变形。2）利用造孔技术在极化棒上制造出微型孔洞，保证极化剂持续稳定的释放。3）精确控制pH的能力，利用具有极化能力官能团将H离子极化，结合形成稳定的络合物，消耗H离子，定量控制极化剂的释放速率，达到精确控制pH的目的。4）极化棒的尺寸可以根据需要制作。
2.5 纳米高分子极化棒投放方式的研究
对于井筒内口袋小，油层薄的油井，极化棒可投放到井底，保证浸泡在产出液中，才能充分发挥极化棒的调控作用，对油层以上的套管、生产管柱都能起到防腐作用。
对于井筒内口袋大或井筒内有落物，泵挂下入深的油井，极化棒均可放置在泵尾管的筛管内，保证浸泡在产出液中，才能充分发挥极化棒的调控作用。对筛管以上的管柱、套管都起到防腐作用。
3 现场应用情况
3.1现场应用情况及效果
纳米高分子极化棒防腐技术在我厂P1-42、P5-145、V42-18等6口井上进行了现场试验，P1-42工作制度95*4.8*3.1*850，日产液105吨，产油1.1吨，含水99%，日产气576方，二氧化碳含量74.49%，每天连续投加抗CO2缓蚀剂60Kg，含铁值40-60Mg/L，平均检泵周期只有66天，而且每次起出管杆泵腐蚀严重报废，造成极大的浪费，2017年9月23日投放纳米高分子极化棒15m/31.9Kg。2018年1月27日因套漏实施检泵作业，检泵周期123天，与上次相比，检泵周期延长63天，本次起出抽油杆有1根表面轻微腐蚀现象，油管内腐蚀现象明显减缓，但是个别油管外表面有点蚀现象。从现场起出极化棒消耗情况来看，消耗不到一半，如果不是套漏，还能继续生产有效期延长，达到300天不成问题。
P5-145是卡封井56*4.8*3.5*1300，日产液39.2吨，产油0.4吨，含水99%，CO2含量85.16%，阴极保护器，含铁值110-120Mg/L，平均周期90-120天。2017年9月27日检泵周期138天，起出抽油杆腐蚀严重，封隔器下第1根油管腐蚀断，油管多处腐蚀穿孔，完井投放纳米极化棒13m/27.6Kg，2017-12-21因高含水关井，使用周期84天，截止到目前已累计614天，待起出管柱验证。
V42-18是V42块CO2对应的一口油井，该井于2017年1月1日实施CO2驱焖井，工作制度32*4.8*3.4*2500，日产液2.6吨，日产油1吨，含水62%，泵效14.1%，功图是供液不足，液面2500米。2018年1月8日起出抽油泵下光管完井。2018年8月8日，下泵恢复，周期210天，起出部分油管有腐蚀穿孔现象，化验Ph是5.36。在完井时，尾管投放∮46mm纳米高分子极化棒25米，8月13日作业开井，工作制度32*4.8*4*2495，日产液2.4吨，日产油0.7吨，含水79%，泵效18%，功图是供液不足，液面2495米。开井后，连续跟踪化盐ph值8月14-23日都是7，8月25日ph试纸化验9，用仪器化验9.2，目前ph维持在6.0，含铁,50-70mg/l，开井后未采取任何防腐措施，截止到目前已连续生产302天，待作业起出验证效果。
3.2经济效益分析
投入费用:45万元；产出效益：1745.8万元。平均单井投入10万元计算，10×6=60（万元）；1)节约缓蚀剂费用：120×365÷1000×14000=61.32（万元），2)年减少作业费用：年减少作业6井次，减少作业费用48万元，3)减少作业占产60吨，按3623元/吨，创效60×3623=21.74（万元），4)减少连续加药装置7.2万元，5)减少加药人工费6万元，合计产出：61.32+48+21.74+7.2+6=144.26（万元）。投入产出比：60: 144.26=1:2.40。
4 认识与结论
1）产出液跨度较大，药剂配方有待进一步调整，已达到最佳效果。
2）投加方式有待进一步优化。
参考文献：
[1]谈士海，张文正.CO2 生产井的腐蚀机理及预防[J] 石油钻采工艺，2001.
[2]李士伦等《注气提高采收率技术》．成都 ：四川科学技术出版社， 200l