2011年防偏防腐技术导向项目开题报告.doc

中国石油化工股份有限公司油田事业部工程技术先导项目立项报告项目名称： 深层高压油藏防偏防腐技术先导试验项目负责人： 张强德起止时间： 2011.062012.06中国石化股份公司中原油田分公司2011年6月10日目 录一、立项目的、意义2二、现有技术基础3三、研究内容4四、研究思路及技术路线5五、工作量及主要经济技术指标6六、项目进度安排6七、项目组织与人员构成7八、经费预算8一、立项目的、意义文南油田储层埋藏深，一般为30004000m，平均埋深3300m，属于典型的深层高压低渗油藏。且具有“三高一低”的特点：三高一是地层压力高，原始地层压力3665.4 MPa，压力系数1.201.85，饱和压力在24.043.9MPa，平均饱和压力25.78 MPa。二是油藏温度高，在110140，平均油藏温度121。三是地层水矿化度高，在2435104mg/l，水型为CaCl2型。一低是渗透率低，平均空气渗透率仅2710-3m2。油田开发到中后期，综合含水不断升高，地层供液能力变差，平均动液面下降，泵挂不断加深。同时，井况越来越复杂，斜井、大斜度井（定向井）、水平井和小套管、套管变形井等比例不断加大，管、杆偏磨、腐蚀现象越来越严重，由于管、杆偏磨、腐蚀造成的躺井比例不断上升。随着注水开发的不断深入，油田综合含水上升，目前文南油田综合含水已高达80.3，产出液大多为游离水，且矿化度为616104mg/l不等，从而导致管杆腐蚀加剧，偏磨程度进一步加重，特别是近几年随着开发的需要，大斜度井、定向井、侧钻井的比例不断增加，管杆的工作状况更加恶化，偏磨腐蚀成了油井维护作业工作量大、作业费用上升的主要因素。泵挂的不断加深和生产压差的放大，导致了杆柱负荷的增加和抽油系统的复杂化，管、杆在井下的工作条件日益恶化，偏磨加剧，躺井增多。据不完全统计，我厂近54%的抽油井存在不同程度的偏磨情况，占频繁作业井数的73.7%。自2005年以来，我厂在偏磨腐蚀治理方面做了大量的工作，先后研究并推广应用了多种防偏防腐技术，如旋转井口+旋转悬绳器双旋技术、各种抽油杆扶正器、防偏防腐接箍、注塑杆与井口连续加药技术等，取得了一定的治理效果，但由于缺乏对抽油机井管、杆偏磨腐蚀的机理研究，在治理原则和方法上存在一些模糊认识，防偏防腐措施的配套缺乏科学依据，无法进行系统化的优化配套，致使技术应用效果不太理想。同时防偏磨工具在应用过程中本身也存在诸多问题，如双向保护接箍虽然保护了抽油杆接箍不被磨损，但对油管的磨损情况如何，还存在一定的争议，有待通过相关评价实验进行验证；抽油杆扶正器、加重杆等配套工艺技术的应用取得了一定的效果，但存在着应用面窄、针对性差等问题，且各种扶正器质量参差不齐，个别反而起了反作用。抽油井腐蚀成因渐趋复杂，除常见的液体介质腐蚀外，已有多口井出现CO2与H2S气体腐蚀现象。同时，由于本油田的矿化度较高（总矿化度在24万到35万之间，而且是以Cl-为主，高出其它油田几倍甚至几十倍），随着含水上升，油井腐蚀不断加剧，偏磨+腐蚀相互作用、相互促进，导致偏磨腐蚀治理的难度不断加大。为了摸清抽油机井管杆偏磨腐蚀的深层原因，有的放矢地进行防偏防腐技术的综合配套，提高管杆系统防偏防腐治理效果，降低因管杆偏磨腐蚀造成的油井维护作业费用，提高油井生产经济效益，急需开展深层高压油藏防偏防腐技术先导试验，从而研制出适合深层高压油藏开发特点的、高效的防偏防腐综合治理配套技术，实现对抽油机井管杆偏磨腐蚀有效防治，延长杆管使用寿命，提高油田开发效益。二、现有技术基础文南油田多年来研究、推广应用了许多防偏磨工艺技术，如注塑杆、双向保护接箍、旋转井口、旋转悬绳器、各种抽油杆扶正器等，这些技术的应用取得了一定的防偏磨效果。1、热固塑尼龙扶正抽油杆防偏技术该工艺是将带有凹槽油流通道的尼龙扶正体直接注塑在抽油杆的合适位置,由于扶正体外径大于抽油杆接箍外径小于油管内径，起到防止杆体、接箍与油管的偏磨作用。缺点是存在活塞效应，增大了抽油杆下行阻力。2、抽油杆扶正器、双向保护接箍配套技术包括固定式尼龙扶正器、旋转式扶正器、双向保护接箍技术，该项技术主要是通过减少抽油杆与油管的磨损，来达到防偏磨的目的。该工艺在生产中起到一定的防偏磨效果，但存在扶正器位置、间距设计合理性、配套个数以及扶正器本身质量等问题，防偏磨效果不太突出。3、旋转防偏技术包括旋转悬绳器、旋转采油井口，该工艺的应用有利于均匀改变杆管的偏磨部位，可延长杆管使用寿命。生产中发现部分旋转井口为人工旋转，应用效果不太好，部分工具也存在一定的质量等问题。 以上工艺技术在一定程度上有效缓解了偏磨现象，但是随着油田开发的不断深入，新的问题不断涌现，目前的偏磨技术存在一定的制约性，急需开发一整套更高效的，适应深层高压油藏的防偏防腐技术。三、研究内容围绕抽油井偏磨问题，重点开展以下几个方面的工作：1、建立抽油井管杆三维力学模型与偏磨点预测软件在对油田抽油机井管杆系统偏磨状况进行调查、统计、分析的基础上，对造成管杆偏磨的根本原因及影响因素进行深入研究；引进井下抽油杆力学检测装置，实现管杆轴向力、接触应力分布及杆柱动态仿真计算，进行适用性评价试验，结合本油田井况特点进行改进完善，修改完善抽油杆柱三维力学综合分析与偏磨点预测系统设计软件。2、开展腐蚀表观特征静态模拟试验，判定油井腐蚀机理对油田腐蚀油井现状进行调查分析统计，有针对性取样进行室内静态模拟试验，分析高含水井中腐蚀介质与CO2、H2S气体对管杆的腐蚀状况有何异同，从而可根据试验结果初步判定油井腐蚀类型及机理。3、开展防偏技术对深层高压油藏的适应性研究对在用和引进的防偏磨工具进行耐磨性试验、结构合理性评价，并对其进行适用性评价。结合油田特点，根据不同井况、不同区块的生产特点，有的放矢地进行防偏磨治理技术的综合配套，提高管杆系统防偏磨治理效果，降低因管杆偏磨造成的油井维护作业费用，提高油井生产经济效益。4、优先引进国内外前沿防偏防腐技术，在文南油田进行先导试验(1)、引进特种合金材质的新型油管，直接从本质入手，一改以往治标不治本的传统作法，彻底治理油井偏磨腐蚀问题。(2)、引进碳纤维内衬油管，并对其进行文南油田适应性评价。(3)、推广应用高分子聚合物内衬管技术，解决管柱底部偏磨问题。(4)、研制新型特种拉杆技术，解决杆柱底部偏磨问题。(5)、研制小接箍加重杆技术，应对大液量井下部杆柱失稳问题。(6)、研制新型硫化氢及二氧化碳气体防腐剂，治理新近出现的硫化氢、二氧化碳气体腐蚀问题。四、研究思路与技术路线1、研究思路(1)、针对偏磨严重井应用井下抽油杆力学检测装置进行杆柱受力分析，动态模拟井下杆柱运动轨迹，预测偏磨段。(2)、应用抽油杆扶正器磨损检测装置优选耐磨材料，对防偏磨工具性能进行评价。(3)、试验应用特种油管（铬合金油管、碳锆合金油管、碳纤维内衬油管与高分子聚合物内衬油管）进行防偏磨与防腐技术配套，并从中优选出现场应用效果好且经济的油管进行现场推广应用。(4)、研制特种拉杆与小接箍加重杆，解决大液量井抽油杆柱下行失稳问题。(5)、开展腐蚀介质腐蚀特征静态试验，有针对性的选择缓蚀剂类型。(6)、研制硫化氢、二氧化碳气体防腐剂，解决目前部分井因硫化氢、二氧化碳腐蚀造成油管短期漏失问题。2、技术路线(1)、开展三个模拟先导实验，即抽油杆柱井下力学模拟实验、腐蚀介质表观特征静态实验与磨损检测装置模拟井下管杆磨损实验，为科学治理偏磨与腐蚀提供理论依据。(2)、先导试验四种类型油管，即高分子聚合物内衬油管、碳纤维内衬油管、铬合金油管与碳锆合金油管，主要是应用在常规防偏磨技术无法取得理想治理效果的油井上，有效避免因油管问题造成躺井和免修期缩短。(3)、研制三项工艺技术，即特种拉杆、小接箍加重杆与硫化氢、二氧化碳气体防腐剂，主要是应用在大液量井上，抽油杆柱下行时由于液流过大杆柱弯曲造成的偏磨问题，当然也可以用在稠油开采的抽油井上。而硫化氢、二氧化碳防腐剂主要是扼制住硫化氢、二氧化碳气体对管杆甚至套管的伤害。五、工作量及主要经济技术指标1、工作量情况(1)、完善抽油井管杆三维力学模型与偏磨点预测软件。(2)、开展腐蚀表观特征静态模拟试验。(3)、开展磨损检测装置模拟井下管杆磨损实验。(4)、计划实施特种合金材质的新型油管4井次。(5)、计划实施碳纤维内衬油管2井次。(6)、推广实施高分子聚合物内衬管技术20井次。(7)、计划实施新型特种拉杆技术20井次。(8)、计划实施小接箍加重杆技术20井次。(9)、计划实施应用新型硫化氢、二氧化碳气体防腐剂各15井次。2、主要经济技术指标(1)、防偏防腐工艺配套成功率100，有效率95以上。(2)、油井的检泵周期在防偏与防腐治理的基础上延长80天以上。 (3)、投入产出比1：2.0以上。六、项目进度安排1、2011.06-2011.09：一是开展偏磨腐蚀井现状调查，进行归档管理并建立偏磨与腐蚀躺井数据库，便于进行跟踪治理；二是开展不同腐蚀介质的腐蚀表观特征静态实验；三是调研国内外先进的深层高压油藏防偏防磨技术，为动态模拟管杆受力分析与研制新型防腐剂建立知识储备库，从而建立井下管杆动态模拟模型。2、2011.10-2011.12：一是开展防偏防腐工具性能测试，并根据测试结果优选性能良好的工具下井试验。二是试验新型油管，计划试验碳纤维内衬油管2井次，铬合金油管2井次，碳锆合金油管2井次；推广应用高分子聚合物内衬管5井次。三是研制特种拉杆与小接箍加重杆并进行现场试验各5井次。四是研制硫化氢、二氧化碳防腐剂并投入现场应用各5井次。3、2012.01-2012.03：一是对新试验的工具及药剂进行效果跟踪。二是继续加大现场试验规模，内衬高分子聚合物油管应用10井次；特种拉杆15井次；小接箍加重杆10井次，硫化氢、二氧化碳防腐剂8井次。4、2012.04-2012.06：一是现场试验内衬高分子聚合物油管5井次，特种拉杆10井次，小接箍加重杆5井次，硫化氢、二氧化碳防腐剂各2井次。二是总体评价先导项目实施情况，并进行项目总结验收。七、项目组织与人员构成（一）承担单位及协作单位情况承担单位：中原油田分公司采油四厂，主要负责项目总体协调及试验实施。协作单位：中原油田分公司油气技术部，主要负责项目方案及路线的制定。中原油田分公司采油技术研究院：室内研究及新技术试验实施。（二）项目组人员情况序号姓名职务/职称专业承担的主要任务所在单位1张强德高工/博士石油工程研究方案及路线制定中原油田分公司油气技术部2李存贵高工/博士石油地质研究方案及路线制定中原油田分公司采油四厂3王飞高工石油工程研究方案及路线制定中原油田分公司采油四厂4石军高工石油工程项目总体协调中原油田分公司采油四厂5刘长松高工石油工程方案实施规划中原油田分公司油气技术部6宁顺康高工油田化学项目总体协调中原油田分公司采油四厂7刘留栓工程师石油工程室内研究中原油田分公司采油四厂8董志清高工石油工程室内研究中原油田分公司采油四厂9刘淑梅