酸壓井抽油桿腐蝕分析及對策研究

王莎 孫佳妮 杜明慧

摘要：塔河油田位于新疆塔里木盆地北部，是典型的超深、超稠、高溫、高鹽、高硫化氫油田。采油某廠管轄塔河油田5個區(qū)塊，流體介質(zhì)呈“五高一低”特征，腐蝕性強。且隨著隨著開發(fā)進程的逐步深入，單元注水井、注水替油、注氣替油、酸鹽等對井下管柱、附件腐蝕日益突出，通過對TP某單井抽油桿失效分析，找出失效原因，并提出治理對策。

關鍵詞：塔河油田;酸壓井;腐蝕因素;防治對策

1、采油某廠井下腐蝕整體情況

2010年以來共發(fā)現(xiàn)井下腐蝕102井次（表1.1），其中重點為抽油桿腐蝕斷裂27井次，注氣井腐蝕結垢影響掛抽35井次，井下腐蝕情況嚴峻。通過對歷年井下腐蝕趨勢得出以下認識：

（1）隨著開發(fā)的進一步深入，注氣、注水井腐蝕情況日益突出;

（2）抽油桿腐蝕斷脫整體呈遞減趨勢，主要原因為采取注水補充能量降載荷、減少重復利用抽油桿、改良抽油機和推廣無極變頻等手段。

2、TP某井歷年生產(chǎn)情況

TP某井是位于阿克庫勒凸起西南斜坡部位的一口開發(fā)水平井。2011年10月4日完鉆，完鉆井深：斜7059/垂6594.62m;完鉆層位：O2yj。

原油全分析及氣樣全分析見表1-表2.

3、TP某井腐蝕情況

2013年11月22日，修井過程中7/8″抽油桿從第71根（井深范圍600-1300m）開始接箍腐蝕嚴重，表面布滿腐蝕坑，有黃豆粒大小;3/4″抽油桿本體腐蝕嚴重，大部分接箍斷脫，接箍本體幾乎腐蝕完全（井深范圍1600-2600m）。同時，在起油管、抽油桿的過程中有大量土黃色、粘稠液體噴出，氣味刺鼻。TP237H井抽油桿腐蝕狀況，見圖1。

本次取樣位置為井深1300m處的抽油桿（包含接箍），材質(zhì)35CrMo鋼，抽油桿投用時間2012年2月4日，服役21個月。

4 TP某井腐蝕抽油桿腐蝕宏觀、低倍分析

送檢抽油桿及接箍受到了井下介質(zhì)的嚴重腐蝕。抽油桿直徑嚴重減小，由Φ20mm減至Φ15～16mm;抽油桿及接箍表面已被腐蝕的凸凹不平、面目全非，見圖2。抽油桿及接箍被腐蝕到這樣如此嚴重的程度，只有在強腐蝕介質(zhì)中才能出現(xiàn)[1]。

5、TP某井腐蝕抽油桿金相分析

在抽油桿及接箍上切取橫向金相樣品，經(jīng)預磨、拋光和腐刻后，在顯微鏡下觀察[2]。

抽油桿的外表面形成了大量的腐蝕坑，外圓部分已經(jīng)看不到整個圓弧狀的邊緣形貌;其金相組織為回火索氏體。

抽油桿的硬度HV0.1為272.2～299.1（HRC27.5～31.5）。

6、TP某井腐蝕抽油桿電鏡掃描

在送檢的抽油桿上取20mm長的一段并縱向剖開，選擇有代表性的區(qū)域，進行掃描電鏡形貌觀察和元素成分能譜分析。

掃描電鏡能譜分析表明：抽油桿表面主要由Fe、O、Na、Cl等元素組成，而且局部區(qū)域Na、Cl元素的含量很高。說明抽油桿表面有鹽的富集。

7 分析與討論

TP某井在2013年9月經(jīng)注氣、酸化后就發(fā)生了抽油桿的嚴重腐蝕并斷脫。從抽油桿現(xiàn)場腐蝕狀況及對抽油桿送檢樣品的各項理化檢驗分析來看，該井的酸化反排液（乏酸）對抽油桿產(chǎn)生了嚴重的腐蝕破壞。

TP某井注入的膠凝酸是以鹽酸為主的酸液體系。典型配方為：20%HCl+2.0%HS-6高溫緩蝕劑+2.5%JN-2膠凝劑+1.0%LH-5鐵離子穩(wěn)定劑+1.0%FB-1助排劑+1.0%PR-7破乳劑+0.5%JM-4粘土穩(wěn)定劑。

TP某井抽油桿及接箍為低合金鋼和碳鋼，在酸性溶液中會發(fā)生嚴重的腐蝕破壞。其表面殘存的大量Cl、Na等正是對該井進行酸化時注入的酸化液和鹽水與其發(fā)生化學（電化學）反應后，所殘留的物質(zhì)。

8? 結論

1、TP某井抽油桿的金相組織為回火索氏體，硬度HV0.1為272.2～299.1;接箍的金相組織為鐵素體+珠光體，硬度HV0.1為206.0～228.3。

2、TP某井抽油桿及接箍受到了井下酸化后pH值很低的乏酸的嚴重腐蝕。

9? 針對酸化返排液（乏酸）腐蝕問題的防治措施

1、酸化用劑配方、緩蝕性能嚴格把關。

2、施工設計要準確、精細。

3、作業(yè)施工嚴格按要求執(zhí)行。

4、酸液返排時，現(xiàn)場施工人員可用pH試紙測試，如pH值小于6時，可從油套環(huán)空加入酸化緩蝕劑，最大限度地保護泵體和油管。

5、酸化后乏酸液應盡快排出，這樣不但能縮短抽油泵、油管與乏酸的接觸時間，減輕腐蝕，而且還能有效防止二次沉淀的產(chǎn)生。

參考文獻：

[1]張清玉.油氣田工程實用防腐技術[M].北京：中國石化出版社，2009.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GBT18590-2001：金屬和合金的腐蝕點評價方法[S].北京：中國人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2001：3-11.