5区防腐方案.doc

第五章 防腐工艺技术一、油气藏流体分析1、 塔河奥陶系油藏原油性质该区7口井49个地面原油分析样品的统计表明的原油性质较好，上下差异较小。地面原油平均相对密度为0.8814g/cm3；凝固点平均为-7，含硫平均为1.08%，含蜡平均为8.39%。该原油属含硫、高蜡的中质原油。2、 塔河奥陶系油藏天然气性质5区奥陶系油藏的地面天然气性质分析资料统计，甲烷含量平均为84.9%，重烃（C2+）含量平均为8.99%，甲烷系数（C1/C2+）平均为10.36，干燥系数（C1/（C2+C3）平均为13.18%。N2气含量平均为8.03%，CO2含量平均为2.77%，气体平均相对密度为0.6737， CO2的分压计算结果见表5-1。3、 塔河奥陶系油藏地层水性质5区油田水的pH值平均为5.53，呈弱酸性,平均密度1.13g/cm3，矿化度平均20.59104mg/L，平均氯离子含量133064.8mg/L，为CaCl2型高矿化度卤水。表5-1 塔河5区油藏CO2分压数据表地址地层压力MPa饱和压力MPaCO2含量饱和CO2分压MPa地层CO2分压MPa塔河5区60.524.342.770.671.68塔河奥陶系油藏CO2含量较高，因此需采取有效的防腐措施。二、腐蚀环境分析采油过程中遇到的主要是电化学腐蚀，腐蚀过程中有腐蚀电流，由于钢铁金属表面不均匀形成许多微电池，引起钢铁腐蚀。其电池反应为： CO2+H2OH2CO3 H2CO3+ FeFeCO3+H2 阳极反应：FeFe2+2e 阴极反应：H2CO3H+ HCO3- 2H+2eH2CO2腐蚀钢材（油套管）主要是CO2溶于水生成碳酸而引起电化学腐蚀所致。在影响CO2腐蚀速率的各个因素中，CO2的分压起着重要作用，CO2的分压高时，溶解于水的碳酸浓度高，从碳酸中分解出的氢离子浓度必然高，因而腐蚀被加速。根据SY751589中按CO2分压来划分腐蚀环境，CO2分压0.1MPa有明显腐蚀；CO2分压0.050.1MPa应考虑腐蚀作用；CO2分压0.05MPa一般不考虑腐蚀作用。若按地层压力计算，CO2分压为1.68MPa，饱和 CO2分压也达到0.67MPa，均远大于标准规定值，腐蚀环境十分恶劣。三、防腐工艺方案油气井常用油套管以各类碳素钢、低合金钢、高合金钢为主，管材中各种元素的含量和生产条件影响其耐腐蚀性能，由于塔河5区的产出液介质的主要腐蚀物质是CO2，因此主要考虑防CO2腐蚀。不锈钢油管及采油树等对CO2腐蚀具有有效的抑制作用， 模拟塔河5区腐蚀环境，CO2分压1.8MPa、总压20MPa、矿化度20104mg/l水介质对13CrM、22Cr不锈钢和N80、P110碳钢的室内实验结果见下表5-2。表5-2 不同钢材腐蚀速率实验温度材 料腐蚀速率（mm /a）局部腐蚀14013CrM-1100.0594无22Cr-1100.0168无P1102.236无10013CrM-1100.0473无22Cr-1100.0162无P1102.010有N803.630有6013CrM-1100.0465无22Cr-1100.0378无P1101.714有N802.213有由表5-2实验数据表明：13Cr、22Cr不锈钢腐蚀轻，在60-140条件下满足塔河5区的生产要求；N80、P110碳钢腐蚀十分严重，单独使用不满足塔河5区的生产要求。1、耐蚀合金钢防腐方案全井段油管采用抗电化学腐蚀的耐蚀合金钢材质油管（如SM13CRM-110同等材质）；井下工具选用可抗CO2腐蚀的SM22CRM材质或其它相同抗腐蚀等级的耐蚀合金钢工具；封隔器以下套管采用既抗电化学腐蚀的耐蚀合金钢材质套管（如SM13CRM-110同等材质）；其余的套管均采用普通材质套管（如P110同等材质）。油套环空加注保护液保护套管内壁和油管外壁，保护液由清水加缓蚀剂构成，缓蚀剂的加量为清水体积的3.0%。缓蚀剂的加量为清水体积的3.0%，有效期为五年，计算投加体积为环空体积的110%，投加的速度为1.0-2.0m3/h，以确保顶替效果，顶替结束后座封封隔器。此方案安全系数较大，且不用加注缓蚀剂，使用寿命在15年以上，但一次性投资大；据调研结果，耐蚀合金钢管材的价格约为一般普通管材的34倍左右。2、加药防腐方案封隔器以下和安全阀以上的油管采用抗电化学腐蚀的耐蚀合金钢材质油管（如SM13CRM-110同等材质）；封隔器以上和安全阀以下油管采用普通材质油管（如P110同等材质）。封隔器以下套管采用抗电化学腐蚀的耐蚀合金钢材质套管（如SM13CRM-110同等材质）；其余的套管均采用普通材质套管（如P110同等材质）。其电化学腐蚀问题通过加注缓蚀剂方法来解决；井下工具选用SM22CRM材质或其它相同抗腐蚀等级的耐蚀合金钢工具；油套环空加注保护液保护套管内壁和油管外壁，保护液由清水加缓蚀剂构成，缓蚀剂的加量为清水体积的3.0%，有效期为五年，计算投加体积为环空体积的110%，投加的速度为1.0-2.0m3/h，以确保顶替效果，顶替结束后座封封隔器。采用行业标准，进行动态腐蚀挂片评价试验，分别评价P110分别在不加缓蚀剂和加注缓蚀剂（500mg/lCT2-15、500mg/lZYC-05）条件下的腐蚀速度，评价结果见表5-3，试验条件： CO2分压1.8MPa、总压20MPa、矿化度20104mg/l、温度为100。表5-3 腐蚀评价试验油管材质腐蚀速率，mm/a不加缓蚀剂加缓蚀剂（CT2-15）加缓蚀剂ZYC-05P1102.0100.15200.1200N803.6300.36010.3320由表5-3数据表明：用P110材质加CT2-15 和ZYC-02能达到一定的防腐效果，加药后使用寿命在8年左右；N80材质加CT2-15 和ZYC-02腐蚀严重，加药后使用寿命在3年左右，不能满足塔河5区的生产要求。油管内腐蚀需投加缓蚀剂来控制，投加方式为毛细管连续投加，投加浓度为500ppm，其投加工具见图1。图1 毛细注入管注入法3防腐方案优选加药防腐方案投资较小，从初步室内评价试验效果来看，防腐效果较好，但需增加加药设备和工具，需连续投加缓蚀剂 ，增加了生产维护工作量和生产成本。使用寿命8年左右，生产时间大于8年时需更换油管，增加工作量和费用。设井深5000m、油管（21/2）、液量 50m3/日、13Cr油管45000元/吨 、P110油管14000元/吨 、缓蚀剂25000元/吨、毛细管加药设备20万元、地面加药设备6万元、加药人工电费4万元 ，费用与时间的变化关系见表5-4。耐蚀合金钢防腐方案油管 5000 m9.7kg/10004.5万元/吨 =218.25(万元)加药防腐方案油管 5000 m9.7kg/10001.4万元/吨 =67.9(万元)缓蚀剂 36550500/10000002.5=22.82(万元)表5-4 二种方案经费数据表(万元