（石油与天然气工程专业论文）榆林气田腐蚀防治技术研究.pdf

中文摘要 论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 单位导师： 榆林气田腐蚀防治技术研究 石油与天然气工程 杨麦利( 签名) 吴新民( 签名) 郭自兴( 签名) 摘要 榆林气田属于干气气藏，并且伴有不同程度的产出水。随着气田生产开发程度的深 入，地层产出高矿化度水逐渐增多，高矿化度产出水对天然气井下油套管及输送管线具 有极强的腐蚀性，严重影响管线的正常运行，并且存在一定安全隐患。同时，高矿化度 产出水也会对周边环境造成伤害。因此，迫切需要结合榆林气田的生产特点，开展井下 管串腐蚀原因、腐蚀程度及防腐措施研究。 本文主要是针对榆林气田天然气井下油套管及输送管线中存在的腐蚀问题，通过各 种分析方法和实验手段，得出榆林气田井下油套管和输送管线的腐蚀原因和影响因素， 在此基础上通过各种试验，筛选评价出适合该气田地层水特点的缓蚀剂类型并且进行优 化研究，最后确定出合适的防腐处理工艺。另外，本文还研究了集输管线输送湿气的可 行性以及阴极保护运行效果的评价。研究结果表明：榆林气田气井水质差异很大，多 数气井矿化度高，具有极强的腐蚀性。腐蚀产物主要由f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、可溶性无 机盐、泥砂等不溶物组成；气井产生腐蚀的主要原因是二氧化碳腐蚀和溶解盐腐蚀。 另外，凝析油、p h 值和温度也是重要的影响因素；对多种缓蚀剂样品进行常压腐蚀 评价实验、高压腐蚀评价实验及溶解性能测试结果表明，现场目前使用的油溶水分散型 缓蚀剂z d l 1 具有较好的气、液相防腐效果；采用“监测+ 低碳钢+ 气液分离+ 缓蚀剂+ 清管”的综合配套方案进行湿气输送能有效降低腐蚀；根据榆林气田实际土壤状况， 初步判断出榆总站、二配站和榆1 4 站目前采用的阴极保护电位比较合适；榆9 站最小 保护电位1 4 4 v 有点过低，建议适当降低输出电流；榆1 3 站和榆1 1 站保护电位稍高， 建议适当提高输出电流。 关键词：榆林气田气井防腐腐蚀产物 论文类型：应用研究 i i 英文摘要 s u b j e c t ：t h er e s e a r c ho fc o r r o s i o ni ny u l i ng a sf i e l d s p e c i a l i t y ：p e t r o l e u ma n dn a t u r a l g a se n g i n e e r i n g n a m e ： y a n g m a i l i ( s i n s t r u c t o r ：w u n m i n g u o z i c h e n g ( s i g n a t u r e ) 盘避2 ix i 垒 a b s t r a c t y u l i ng a sf i e l db e l o n g st od r y g a sr e s e r v o i r ，a n da c c o m p a n i e dw i t hd i f f e r e n to f p r o d u c e dw a t e r w i t ht h ed e v e l o p m e n to fg a sp r o d u c t i o n ，h i g hs a l i n i t yf o r m a t i o nw a t e rw a s i n c r e a s e d h i g hs a l i n i t yp r o d u c e dw a t e ro f t e nl e a dt oc o r r o s i o no nt u b i n ga n dc a s i n ga n d n a t u r a lg a sp i p e l i n e h i d d e nd a n g e r si se x i s t e di nt h ep i p e l i n e m e a n w h i l e ，t h eh i g hs a l i n i t y p r o d u c e dw a t e rw o u l da l s od a m a g et h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t t h e r e f o r e ，t h ei n v e s t i g a t i o n o fy u l i ng a sf i e l d sc o r r o s i o nc a u s ea n da n t i c o r r o s i o nm e a s u r e ss h o u l db el a u n c h e d t h i sa r t i c l ei sa i m e da ts o l v i n gt h ep r o b l e mo fc o r r o s i o ni nt u b i n ga n dc a s i n ga n d n a t u r a lg a sp i p e l i n e t h r o u g ht h ev a r i e so ft e s t sa n da n a l y s i s ，w ef o u n dt h a tf a c t o ra n d c o r r o s i o nc a u s e sw h i c ho f t e nl e a dt oc o r r o s i o n o nt h i sb a s i s ，as u i t a b l ec o r r o s i o ni n h i t i b o rw a s s e l e c t e d a n df i n a l l yi d e n t i f i e das u i t a b l ea n t i - c o r r o s i o nt r e a t m e n tp r o c e s s i na d d i t i o n ，t h i s a r t i c l ea l s os t u d i e dt h ef e a s i b i l i t yo fm o i s t u r et r a n s p o r ti ng a t h e r i n ga n dt r a n s p o r t a t i o n p i p e l i n e s ，a sw e l la sa s s e s s m e n to ft h ee f f e c t i v e n e s so fc a t h o d i cp r o t e c t i o n t h er e s u l t s s h o w e dt h a t ：1 1 1 ew a t e rq u a l i t yo ft h ey u l i ng a sf i e l dw e l l sv a r yd i f f e n r e n t l y ，m o s to ft h e l l i g hs a l i n i t yw e l l sh a v eav e r ys t r o n gc o r r o s i v e c o r r o s i o np r o d u c t sm a i n l yc o n s i s to ff e 2 0 3 ， f e c 0 3 ，f e o ，s o l u b l ei n o r g a n i cs a l t s ，s e d i m e n ta n do t h e ri n s o l u b l et h i n g ；c o r r o s i v eg a si s m a i n l yd u et od i s s o l v e dc a r b o nd i o x i d ec o r r o s i o na n ds a l tc o r r o s i o n i na d d i t i o n ，c o n d e n s a t e o i l ，p h ，a n dt e m p e r a t u r ea r ea l s oi m p o r t a n tf a c t o r s ；m a n yc o r r o s i o ni n h i b i t o rw a s e v a l u a t e db yc o r r o s i o ne x p e r i m e n t ，h i g b - p r e s s u r ee x p e r i m e n t sa n dd i s s o l v e d c o r r o s i o n e v a l u a t i o np e r f o r m a n c et e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h eo i l s o l u b l ew a t e rd i s p e r s i o nc o r r o s i o n i n h i b i t o rz d1 1h a sg o o dg a sa n dl i q u i da n t i s e p t i ce f f e c tw h i c hw a su s e di nt h eo i lf i e l d ；a ”m o n i t o r + l o w - c a r b o ns t e e l + g a s l i q u i ds e p a r a t o r + i n h i b i t o r + p i g g i n g ”o ft h ei n t e g r a t e d s u p p o r tp r o g r a mc a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h ec o r r o s i o no fm o i s t u r et r a n s p o r t ；a c c o r d i n gt o t h ea c t u a ls o i lc o n d i t i o n so fy u l i n g a sf i e l d ，e l mc a t h o d i cp r o t e c t i o np o t e n t i a li sa p p r o p r i a t e i nt h et h ee l mt e r m i n u s ，2s t a t i o n sa n dy u1 4s t a t i o n s ；y u9s t a t i o n s m i n i m u mp r o t e c t i o n p o t e n t i a lw a s 一1 4 4 vw h i c hm e a n sab i tl o wp r o t e c t i o np o t e n t i a l i ti sr e c o m m e n d e dt ol o w e r o u t p u tc u r r e n t ；y u13s t a t i o n sa n dy u1 1 s t a t i o n sh a v eh i g h e rp r o t e c t i o np o t e n t i a l ，i ti s r e c o m m e n dt oi n c r e a s eo u t p u tc u r r e n t k e y w o r d s ：y u l i ng a sf i e l d g a sc o r r o s i o nc o r r o s i o np r o d u c t i o n t h e s i s ：f u n d a m e n ts t u d y i i i 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 日期：抄移肌，j 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签名： 导师签名： 1 硝诮 勉 日期：卅堰 日期：丝丝丝：兰， 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究的目的、意义 榆林气田在地质构造上位于鄂尔多斯盆地陕北大斜坡东北侧，气田主力气层为上古 生界山西组山2 段，气层埋深2 5 0 0 m - - 3 0 0 0 m ，平均原始地层压力2 6 m p a ，地层平均温 度8 5 。气藏属于干气气藏，非烃类气体含量低，甲烷平均含量为9 4 左右，c 0 2 平 均含量为1 7 ( v v ) ，h 2 s 平均含量为0 0 0 0 2 3 1 ( 3 5 m g m 3 ) ， 属于微含硫、低含c 0 2 级别，榆林气田气井均有不同程度的产出水。 随着气田生产开发过程不断进行，地层产出高矿化度水逐渐增多，产出流体性质也 发生了较大的变化。而高矿化度产水对天然气井下油套管及输送管线具有极强的腐蚀 性，天然气管线一旦发生腐蚀穿孔，必然会影响管线周边群众和一线工作人员的生命财 产安全，并会对环境造成一定的污染，因此存在一定的安全环保隐患。因此，为准确掌 握井下油套管腐蚀状况，进一步认识影响并下管串腐蚀的主要因素、腐蚀程度及防腐效 果，长庆油田分公司第二采气厂与西安石油大学达成科技合作协议，对榆林气田腐蚀现 状及防腐效果进行研究。 1 2 国内外研究现状 世界各国都对油气管道内的腐蚀问题十分重视，投入了大量的人力、物力进行研究， 取得了较多的成果。针对管道腐蚀问题，防腐工作者做了不懈努力，研发了多种防护技 术和防腐产品。目前控制套管腐蚀的技术方法主要有选用或发展耐蚀材料、有机或无机 涂层、金属镀层或渗层、加缓蚀剂、水介质处理等，如国外在c 0 2 ，h 2 s 和c l 共存的 高温高压环境中使用双相不锈钢，虽取得较好的效果，但其成本高。各类有机和无机涂 层在油套管外防护中应用较为广泛，管内因施工难度大，其应用受到限制，尤其对管径 较小的油管情况。试验和现场应用表明，加注缓蚀剂能大大提高油田设备的使用寿命。 由于其用量少、成本低、易操作等特点，在控制套管的腐蚀中普遍采用，已成为防腐蚀 技术中应用最广泛的方法之一【l 训。 我国从2 0 世纪6 0 年代中期开始，由中国科学院应用化学研究所金属腐蚀与防护研 究室与四川石油设计院合作进行防腐攻关，为含h 2 s ( 0 8 一1 2 ) 和c 0 2 ( 3 ) 的威远震旦 系气田提供了一整套防护技术，保证这个气田的顺利开发。国内c 0 2 油气田腐蚀防护 的工程研究始于2 0 世纪8 0 年代，由中国科学院金属腐蚀与防护研究所与华北油田、四 川石油设计院合作，研究提供了缓蚀剂和c 0 2 腐蚀主要影响因素和影响规律方面的工 程研究成果f 5 捌。但我国只有少数几个油田在管道的腐蚀与防护方面作过一些初步研究， 而这些研究在控制c 0 2 引起的全面腐蚀方面己取得了一定的效果，但要有效地控制局 部腐蚀，需做进一步的大量研究工作。近年来，石油天然气总公司和各油田领导都十分 重视油气田防腐工作组织各级科研人员和工程技术人员有针对性地在管道腐蚀控制方 西安石油大学硕士学位论文 面，特别是内防腐方面作了大量研究工作。石油管道局曾组织有关科研单位、院校的专 家、教授及工程技术人员，针对油气输送管道的实际情况和技术现状，就石油天然气管 道腐蚀与防护技术举行座谈会及专题论证会，开展一系列的管道防腐综合治理课题的研 究工作。经过广大科技人员和生产管理人员的辛勤劳动，在油气管道系统综合防腐方面 取得了一定的成效，建立了一套成熟的防腐技术，并制定了油气防腐分工管理办法和施 工质量监督条例，较好地控制了输送管道的腐蚀。 与发达国家相比还有较大的差距。特别是在油气混输管道内腐蚀机理的研究处于初 期阶段，内涂层及内衬管防腐技术方面，也未进行系统的综合研究。油管钢腐蚀的协同 作用规律和交互影响机理还不够清楚。例如，美国在7 0 年代时，就己经对新建管道进 行内涂层防腐处理，而我国至今还很少对油气管道进行内防腐层涂敷。输送管道尤其是 油气集输管道几乎没有采取内防腐措施，使得管道频繁出现穿孔、破裂造成渗漏，甚至 还会造成严重的爆炸事故，从而引起巨大的经济损失，严重危害人民生命财产的安全。 疲于管道事故后维修更换处理，而不能长期有效地保证油气管道安全运行，给油气田的 生产和管理工作造成不必要的损失。 缓蚀剂( c o r r o s i o ni n h i b i t o r ) 是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂，又称腐 蚀抑制剂或阻蚀剂。美国试验与材料协会关于腐蚀和腐蚀术语的标准定义 ( a s t m g 1 5 7 6 ) 对缓蚀剂定义为：“缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境 ( 介质) 时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物。缓蚀剂对应用条件的选择性要求 很高，针对性也很强，因此缓蚀剂应该针对管线内输送流体的不同性质以及流体所处的 状态而选用不同的用量少、效果好、价廉的药剂。加入微量或少量这类化学物质就可使 金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低，同时还能保持金属材料原来的物理机械性能 不变。缓蚀剂技术由于具有良好的防腐蚀效果和较高的经济效益，己成为防腐蚀技术中 应用最广泛的方法之一【1 0 1 。 目前市面上有多种缓蚀剂，可减缓硫化物应力开裂( s c c ) ，氢诱发裂纹( h c i ) 和二氧 化碳腐蚀。这些缓蚀剂都有各自的适用范围，在使用中需要根据天然气中含腐蚀性杂质 的组分及可能发生的腐蚀破坏，进行全面的评价选用。例如，对于输送含硫的天然气管 线，我国就有针对性地研制出了一种抗硫化氢腐蚀的阻蚀剂，它是用煤焦油馏分、油酸、 硬脂酸、环氧乙烷、乙二胺等组合配制而成，使缓蚀率可达到9 5 9 8 。对含c 0 2 的 油气生产装置的严重腐蚀，通常采用油溶性水分散性缓蚀剂( 常用长链脂肪胺) 控制油管 和高温立管的腐蚀，而输油管部分则采用水溶性缓蚀剂。对于气井，所用的缓蚀剂还须 兼有气相缓蚀效果。目前，采用缓蚀剂控制c 0 2 引起的全面腐蚀方面，已取得了良好 的效果，但对充分和有效地控制局部腐蚀，尚须作进一步研究。 为了防止套管内壁( 冷却面) 的腐蚀，保证高压油气井的安全，通常的做法是加封隔 器，并在环形空间充入加有缓蚀剂的油，借以保护环形空间免遭溶有腐蚀性气体( c 0 2 ， h 2 s 或c 0 2 + h 2 s ，有时还有回注水引入的0 2 ) 的凝析水的腐蚀。含c 0 2 的油气不仅会产 2 第一章绪论 生严重的腐蚀，而且还往往在井管的油气采出面上发生结垢、原油结蜡、结沥青及乳化 等问题。为解决这些问题一般都靠添加适当的防垢剂( s c a l ei n h i b i t o r ) 、防蜡防沥青剂 ( p a r a f f i n a s p h a l t i n ec o n t r o l l e r ) 和消泡剂( a n t i f o a m e r ) 等来解决。 综上所述，含c 0 2 的油品、气质、水质腐蚀破坏形式和严重的程度往往相差悬殊， 有的甚至迥然各异。因此，在众多的防护措施的选择中，须在具体的工况条件、工艺参 数及有关油、气田开发技术、经济的综合评价的基础上才能确定。例如，工况条件和工 艺参数苛刻，可采储量非常高的油、气田，在材料选择上，可采用高档次的耐蚀材料。 这时，材料在工程总的投入和产出比上仅占极小份额；如果可采集量不十分高，采用高 档次的耐蚀材料在经济上不尽合理，则宜在表面保护上采取有效的措施。目前常用的内 防腐方法有注入缓蚀剂和内防腐涂层两种方法，但国内外经验表明，没有一种技术能通 用于所有的管道防腐，其根本原因就在于每一个输气系统都有其自身的特点，工程技术 人员必须充分掌握各自的特点，腐蚀机理，才能有的放矢，采取有效的防腐措施 1 l , 1 2 。 1 3 研究内容、技术路线和创新点 1 3 1 研究内容 本文主要是针对榆林气田天然气井下油套管及输送管线中存在的腐蚀问题，通过 各种分析方法和实验手段，得出榆林气田井下油套管和输送管线的腐蚀原因，并在此基 础上通过各种试验，筛选评价出适合该气田的缓蚀剂类型并且对其进行优化研究，最后 确定出合适的防腐处理工艺。另外，本文还对管线阴极保护的运行效果以及使用的 m k 9 3 0 0 型腐蚀在线监测仪进行了初步的评价。其主要研究内容为： ( 1 ) 确定了所研究的1 0 口目标气井，收集了这l o 口气井的水样、凝析油样并进行 了分析和检测，对气质、水质化验结果进行了整理、分析； ( 2 ) 利用镇8 井停产检修起油管机会，对油管的腐蚀状况进行了现场调查，采集了 腐蚀油管样和腐蚀产物样，并进行了相关分析； ( 3 ) 力h t 了4 种材质的试验挂片，在分离器出口进行现场挂片试验( 榆3 站常温、榆 9 站低温) ； ( 4 ) 合成、收集到了7 种气井缓蚀剂样品，进行室内评价及筛选实验，确定出了适 合榆林上古天然气的缓蚀剂型号； ( 5 ) 对缓蚀剂加注制度进行了优化研究； ( 6 ) 对集气管线湿气输送的可行性进行了分析调研，提出合理化建议； ( 7 ) 对干支线阴极保护运行效果进行简要分析； ( 8 ) 对m k 9 3 0 0 型腐蚀在线监测仪的测试性能进行初步评价； ( 9 ) 在以上工作的基础上，提出榆林气田气井的防腐工作制。 1 3 2 技术路线 西安石油大学硕七学位论文 气井腐蚀现状及腐蚀规律状况现场调研 j r 0 l l 目标气井气质分析 目标气井水质分析 目标气井凝析油分析 00 1 l ii c 0 2 腐蚀机理及中性介质腐蚀原 影响因素分析 因及机理 工 1 3 3 创新点 ( 1 ) 确定出榆林气田采气污水产生腐蚀的主要原因； ( 2 ) 榆林气田上古天然气集输管线湿气输送可行性研究； ( 3 ) 筛选评价出适合榆林气田油、气、水组成性质特点和现场工矿条件的缓蚀剂并 确定工作制度。 1 4 课题来源 长庆油田分公司第二采气厂与西安石油大学联合作项目中的部分内容。 4 第_ 章榆林气口气井腐蚀现状厦腐蚀规律研究 第二章榆林气田气井腐蚀现状及腐蚀规律研究 2 1 目标气井分布及生产状况 2 1 1 目标气井的分布 为准确掌握榆林气田气井腐蚀现状，选择了1 0e 1 目标气井进行研究。这1 0 门目标 气井分别为：陕2 1 5 、榆2 8 - 1 2 、榆3 4 - 9 、榆4 3 2 、榆4 3 0 、榆4 3 6 、榆4 3 一1 0 、榆4 3 1 2 、 榆4 4 5 、榆5 0 4 1 。目标气井的分布见图2 j 。 选择目标气井的原则是：有代表性，能基本代表榆林气井牛产现状；分布台 理，基本涉及榆林气田每。个区块： 条件苛刻，c 0 2 含量和分压较大矿化度较高； 是生产井且定期加注缓蚀荆；投产时间跨度较大m “i 。 图2 - 1目标气并的分布状况 5 两安石油大学硕七学位论文 2 1 2 目标气井的生产状况 所选目标气井井深为2 7 0 0 m - - - 3 0 0 0 m 之间，原始地层压力在2 3m p a - - - 3 0m p a 之间， 气井投产日期介于1 9 9 9 年 - - 2 0 0 4 年，常规配产在1 o x1 0 4 m 3 d - - 2 0 o x1 0 4 m 3 d 之间，各 井均不同程度产出伴生水。其基本情况见表2 1 。 表2 1目标气井的基本情况 生产 气层 无阻流量投产 原始 投产前压力常规平均 井号中深 压力 ( m p a )配产出水 层位 ( 1 0 4 m 3 d ) 日期 ( m ) ( m p a ) 油压套压 ( 1 0 4 m 3 d ) ( m 3 d ) 陕2 1 5 山2 2 7 4 0 94 1 0 3 0 02 0 0 2 11 1 62 7 0 21 9 62 0 o8 o1 7 5 2 榆2 8 1 2 山2 2 8 5 9 96 4 9 1 3 91 9 9 9 i l 一1 l2 7 1 02 2 32 2 - 3 2 0 o0 4 0 2 榆3 4 9山2 2 9 1 0 79 8 0 2 71 9 9 9 1 1 1 32 7 4 02 2 62 2 65 00 5 2 4 榆4 3 2 山2 2 8 9 7 1 15 4 3 5 2 8 2 0 0 4 10 2 42 7 7 02 2 62 2 61 5 o1 1 1 4 榆4 3 3山2 2 9 3 0 22 7 6 6 5 92 0 0 4 1 0 2 42 3 0 62 2 32 3 07 00 4 2 0 榆4 3 6 山2 2 6 9 7 03 9 2 6 1 2 0 0 3 0 9 2 02 7 3 92 2 22 2 88 o 0 7 1 0 榆4 3 1 0 山2 2 7 8 9 53 0 7 8 1 52 0 0 l l1 2 72 7 3 81 7 41 7 61 0 00 9 6 3 榆4 3 1 2山2 2 8 1 1 68 7 1 9 72 0 0 2 1 2 0 62 7 4 22 2 22 2 25 o0 6 1 8 榆4 4 5 山2 2 8 9 3 12 3 2 7 5 82 0 0 3 0 9 2 02 7 5 52 2 72 2 75 00 6 6 8 榆5 0 6 山2 2 9 6 7 71 5 0 4 6 52 0 0 4 11 1 43 0 4 21 6 82 1 41 02 1 8 4 2 2 目标气井相关分析 2 2 1 目标气井气质分析结果 目标气井近期天然气组成分析结果由第二采气厂工艺研究所提供见表2 2 ，我们对 相关数据进行必要的换算和整理。由表2 2 可知，各井h 2 s 用现场测定方法均未检测出 来，c 0 2 含量基本在1 4 - - 一2 3 ( v v ) 之间，只有榆4 3 2 井口检测c 0 2 含量达到了 4 18 ( v v ) ，各井井口c 0 2 分压介于0 17 9 m p a 0 8 3 6 m p a 之间。 2 2 2 目标气井水质分析结果 表2 3 是第二采气厂工艺研究所提供的部分目标气井产出水组成。为进一步确定其 组成，我们采集了1 0 口井产出水水样，在实验室用常规方法进行了水质组成分析，分 析结果见附录一中表1 表1 0 。 6 卜 口v 、o岔nn岔 i n i n 中n 求 言 一 口一n 卜 卜nu 1n口卜 十t -t 十 g 鹾 堇 nnnn 一 一 np 、nnnh寸n o oooo o ooooooooo 口r喜 口。oo岔o口o卜 中 卜 一 心寸岔 枨b 兰 三 寸口 t ni n 一 一 一 一 一 、寸o心 n 口 o 一一一 n - 一一一一 叫 n 一 型 nnn 一 nnn 一 卜n 口 口o 寸 一 n o卜 卜v 1 岔 一 一 。no o一 n 卜 一一 。 一 t - - , 1 一 龆 鼍 卜 卜 卜卜卜 卜卜 卜卜 卜 卜卜卜r - - - - o。o 。ooooooo。oo 岔 l n o 寸 口口 口 岔 寸i nl n们寸 芝s 卜口n卜中 n n 一 卜卜卜心nn t - , innn 一 n t - inni - 1nnnn n ooooo o ooooooooo n n 一 一一 n 一 nn d一 nn n 口 fs o 一一 一 o一 一 一 一 oooooooooooooo o oooooooooooooo o 一 卜v 、nn口卜卜- n寸 主 s nnnnn、n n nc - ic , tnn 一 n ooooooo o ooooooo o oooooooooooooo 一 口 i nn 西 n 一 o 十 岔i - , ii n 寸o o n o 一 no 。口们n寸 一 d 摹 寸o 。寸寸no 。 一 口岔口卜n 吝 一 一一一一 一 一 一 中一 一一 一 - 一c , l 一 nl n 卜n 。 nnn ；， 摹 一 o卜 r - i 一 nn 一一- 一 nn o o o寸o ooo ooooooo ooo o o o。oooooooo 焉霎 口寸nnnn卜c _ 、nn卜 i - - inn寸 一no一 n 一on一n ooo 卜o ooo o o ooo o o u o oooo o o o o o o ooooo c zs 卜卜寸西口n岔卜nhr 、nn n 中 no 一 nc , lo n no一 nnn o o o o oooo o oooooo oo u o o o o oooooooooo 焉孓 口n 一 nn卜卜nn 口口nn n 卜 l n n岔岔 ooo ooo o ooooooo u v ooooooo o ooooooo 王s n 卜 寸口 ，、 岔 c , i o 。 n l n n 卜 西 o n。卜口卜n心 oo 卜卜卜 寸6 、 oo 一 ooooooooo ooo u 。 oooooooooooo 耋s n寸小 n 岔 宁口 n 一 口 n 寸心口 卜 口 卜l n 一 nn nn j e i n寸r 、口nn、 一 寸寸nnn v 、i n o。o。oooo。ooo oo l no 一 n 卜 一 一 岔n 一 口 彳累 一 口n 一 l ，、 口n o n中口o 十o寸岔口 nn 一 nnn nnnnn n 一 nc i 一 n 一 n n n u 窖s n 一 l n口n 一 n卜卜hi 1寸 一 口 on 一 on n 。n p - 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- 甲 u 、j 口 厶 一 - 一 o n 一口 - 一- 一兮z 口 - 一 u厶认 、j乙o 喜多 口口 一 上、 。 岔a 昏 h j 一 o j 一 乙 口 oa、j - 一 心 、j o 厶 昏 一 一 小小 - 一 厶 暑匐 一 o 乙， o 霉 l n u 一 一 、j协 u u u _ u n u o j 一 厶 岔 上- j唧 n 卜j 廷 巴 一 一u - 、jq 一 _ r + 厶u 厶 - 一u - _ 一 u厶 一 。印： u l o 上- u e 嘉 肆 o 一 岔a n 一 心、j 一 q o 上 厶 q 、ju oq 一 o 、j q u 厶u 协 文 口 一乙乙n u 乙 u u 一 霉缸 一 o 上 l o厶 n 口 一 zzzzzz o nn o *士 工 z工 工z n n n on n ooo n0 爿 o 1 3 - o 占- l r oooo l r 。uuuwu 第二章榆林气田气井腐蚀现状及腐蚀规律研究 从表2 3 、附录一表l 表1 0 及之前油田提供的一系列水质分析结果可看出： ( 1 ) 目标气井水质差异很大，榆2 8 1 2 井的矿化度很小，水质较好，只有3 1 1 6 m g l ， 而榆5 0 6 井产出水的矿化度高达1 2 1 5 0 2m g l ，水质极差，属于具有极强腐蚀性的体 系； ( 2 ) 在气井生产过程中，受地层各种因素变化的影响，产出水的矿化度及组成也在一 定范围内波动、变化； ( 3 ) 由于f e 2 + 、f e ”的普遍存在，说明目标气井存在不同程度的腐蚀。 2 2 3 目标气井凝析油分析结果 我们对现场采集的部分凝析油在实验室进行分析。参照g b t 2 5 5 标准，采用 s y p 2 0 0 1 i 型电炉加热石油馏程测定器测定了样品的恩氏流程，结果见表2 4 ；采用 a g i l g e n t6 8 9 0 h p5 9 7 3 色谱一质谱联用仪对样品进行了组成分析，结果见附录一表l l 表1 5 。 表2 - 4 凝析油恩氏馏程测试结果 测试结果 测试项目 榆2 8 1 2榆4 3 3榆4 3 6榆4 3 1 0榆5 0 - 6 初馏点7 55 86 2 5 46 5 l o 1 2 l8 99 7 9 69 5 2 0 1 3 21 0 01 0 61 0 7l o l 3 0 1 4 41 0 91 1 51 1 41 1 2 恩 4 0 1 5 5 1 1 61 2 41 2 41 2 6 氏 馏 5 0 1 6 91 2 51 3 21 3 21 3 3 程 6 0 1 8 41 3 41 4 51 4 51 4 5 ( ) 7 0 2 0 l1 4 91 5 71 6 11 5 8 8 0 2 2 41 6 61 7 81 8 31 8 0 9 0 2 5 52 1 02 1 42 1 72 1 2 干点2 9 82 7 82 8 7 2 8 32 8 5 从表2 - 4 、附录一表l l 表1 5 可以看出： ( 1 ) 目标气井的凝析油主要由c 7 - c l o 的烃类组成，占到总组成的8 0 以上； ( 2 ) 目标气井凝析油的初馏点较高( 大于5 4 。c ) ，这可能与取样、处理、分析过程中 9 两安石油大学硕士学位论文 c 、c s 等较轻组分挥发损失有关； ( 3 ) 目标气井凝析油的初馏点、干点温度与其组成分析结果具有很好的相关性，说 明实验分析数据是可信的。 2 3 镇8 并腐蚀现状与分析 2 3 1 腐蚀宏观形貌 由于卡盘粱漏气，需在深层套管处安装永久式封隔嚣，镇8 井于2 0 0 5 年5 月9 日 进行起油管作业，图2 2 为起出的其中6 根油管腐蚀宏观形貌图。 ( c ) ( 0 围2 - 2 镇8 井起出油管腐蚀宏观形靛田 从图2 - 2 可以清楚地看出，油管外表面有不同程度地腐蚀锈痕比较严莺，丰要表 第二章榆林气口气井腐蚀现状厦腐蚀规律研究 现为坑蚀及点蚀。 2 3 2 腐蚀微观形貌 对部分起出油管采用e l 本产j s m 一5 8 0 0 型电子扫描显微镜进行观测，并对油管体相 和表面分别进行了电子能谱检测，结果见图2 - 3 和图2 - 4 。 c ；3 5 ；2 ； 翱_ i i 覃鼍 a 、 ( e )( o 图2 - 3 镇8 井起出油管腐蚀s e m 形貌圈 从图2 - 3 ( 曲可以看出，在油管表面有比较厚的腐蚀产物层，且比较致密，说明油管 产生一定程度的腐蚀。 从图2 - 3 ( b ) 、( c ) 、( d ) 可以看出，腐蚀产物有些部位是疏松的颗粒，有些部位已经连 西安石油大学硕士学位论文 成片状，推袒l 这是不同的腐蚀产物，说明随着腐蚀影响因素的变化，油管的不同部位产 生不同程度的腐蚀。 从图2 - 3 ( 曲、( o 可以看出，油管内外表面都有比较深的腐蚀坑，说明油管产生了比 较严重的坑蚀。 0 ) 图2 4 镇$ 井起出油瞥麓谱捡蔼固 图2 - 4 ( a ) 和分别为油管基体和油管表面能谱检测结果，从两图对比可看出，基体 元素主要为铁，其他组分很少而表面元素要复杂很多，增加较多的有氧、炭、氯等， 第二章榆林气田气井腐蚀现状及腐蚀规律研究 说明油管表面主要发生化学腐蚀和电化学腐蚀。 图2 - 4 ( c ) 为油管表面s e m 图，( d ) 和( e ) 为( c ) 图中点1 和点2 能谱检测结果，其共同 之处是氧元素含量很高，其他元素含量根据位置不同而差距较大，说明腐蚀机理比较复 杂，具体腐蚀情况应根据实验室化学分析结果而定。 2 3 3 腐蚀产物分析 为了弄清镇8 井输气钢管内部腐蚀及沉积物的组成情况，采用常规化学分析方法( 分 光光度法和容量法) 对现场送来的1 3 个腐蚀及结垢样品进行了定性和定量分析，结果列 于表2 5 、表2 6 中。 表2 5镇8 并输气钢管内部腐蚀及结垢产物定性分析结果 序号取样部位颜色定性组成 l镇8 井7 根泥砂灰色 f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、泥砂等不溶物 2镇8 井1 0 根红褐色f e 2 0 3 、f e o 、水溶性无机盐 ) 镇8 井3 l 根黑色、粘性f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、凝析油等 4镇8 井5 1 根灰褐色 f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、水溶性无机盐一 5 镇8 井7 2 根棕褐色f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、水溶性无机盐 6镇8 井9 7 根黄褐色 f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、泥砂等不溶物： 7 镇8 井1 1 5 根灰褐色f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、泥砂等不溶物 8 镇8 井1 2 8 根灰褐色f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、泥砂等不溶物i 9镇8 并1 7 2 根泥砂灰色f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、水溶性无机盐 1 0 镇8 井1 9 0 根 黄褐色 f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、水溶性无机盐 l l 镇8 井1 9 3 根黑褐色 f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、水溶性无机盐 1 2 镇8 井2 0 2 根黑色及红棕色f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、水溶性无机盐 1 3 镇8 井2 1 2 根 红棕色 f e 2 0 3 、f e c 0 3 、f e o 、泥砂等不溶物 由表2 5 、表2 - 6 可知，镇8 井输气钢管内部腐蚀及沉积物大部分由f e 2 0 3 、f e c 0 3 、 f e o 、可溶性无机盐、泥砂等不溶物组成。从各腐蚀产物的组成及含量分析，主要以钢 铁材料的厌氧腐蚀( f e 2 0 3 、f e o 等) 、水解和碳酸盐( f