普光氣田污水回注管柱腐蝕結(jié)垢分析

中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院 河南 濮陽(yáng) 457001

普光氣田是我國(guó)已投入開(kāi)發(fā)的最大的整裝海相氣田，日產(chǎn)氣量超過(guò)2000×104m3。隨著累產(chǎn)氣量的不斷增加，采出的地層水也在不斷增多，目前日產(chǎn)水量已達(dá)600m3以上。普光氣田采用污水回注的方式將采出水回注至地層，但隨著回注水量的不斷增加，對(duì)回注管柱造成的腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象也不斷加劇，嚴(yán)重影響污水回注。

1 回注井情況

1.1 基本情況

普光氣田現(xiàn)有污水回注井5口，分別是普光11井、毛開(kāi)1井、普光7側(cè)井、普光3井和回注1井，主要負(fù)責(zé)普光主體、大灣區(qū)塊50余口氣井采出水及其他污水的回注[1]。截至2020年10月底，已累計(jì)回注污水達(dá)170×104m3?；刈⒐苤捎贸Ｒ?guī)的卡頂封注水管柱結(jié)構(gòu)，油管采用90SS或110SS抗硫材質(zhì)，封隔器采用35CrMo或者42CrMo材質(zhì)。

1.2 檢管情況

自2015年起，先后對(duì)普光11井（2次）、毛開(kāi)1井、普光7側(cè)井進(jìn)行檢管作業(yè)4井次。檢管作業(yè)發(fā)現(xiàn)，所有入井管柱普遍存在腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象，其中2000m以下易發(fā)生腐蝕穿孔現(xiàn)象。起出材質(zhì)35CrMo的封隔器鋼體完好，無(wú)明顯腐蝕。

2 腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物分析

2.1 腐蝕結(jié)垢情況分析

三口井的井下管柱都存在不同程度的結(jié)垢與腐蝕，腐蝕特征為點(diǎn)腐蝕、坑腐蝕和潰瘍狀腐蝕，局部減薄甚至腐蝕穿孔等[2]。油管內(nèi)壁的垢樣經(jīng)EDS（能譜）、X射線衍射檢測(cè)，主要由鐵的腐蝕產(chǎn)物構(gòu)成，包括鐵氧化物、硫化物及碳酸亞鐵。

圖1 毛開(kāi)1井內(nèi)壁垢EDS分析

油管的腐蝕穿孔主要由SRB細(xì)菌引起。腐蝕孔大多由外壁向內(nèi)壁腐蝕造成，穿孔位置腐蝕產(chǎn)物為黑色，遇酸溶解產(chǎn)生H2S氣體；XRD、EDS等測(cè)試其成分主要為硫化亞鐵。經(jīng)過(guò)細(xì)菌測(cè)試，腐蝕產(chǎn)物中含有較多SRB細(xì)菌，SRB腐蝕易形成局部腐蝕，造成穿孔[3]。分析認(rèn)為SRB細(xì)菌來(lái)自于回注水。雖然回注水組分中硫化氫均為0，但水處理站對(duì)SO42-無(wú)指標(biāo)要求，產(chǎn)出水中含有大量SO42-，具備SRB細(xì)菌滋生的條件。發(fā)生嚴(yán)重穿孔位置的地溫雖高于SRB的適宜溫度，但由于回注水注入過(guò)程中水溫低于地溫，估算穿孔位置溫度在SRB的適宜溫度范圍內(nèi)。

油管內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢主要由溶解氧引起。溶解氧大于0.1mg/L時(shí)就會(huì)引起碳鋼腐蝕。在回注水處理過(guò)程中，沉降工序、過(guò)氧化氫除硫等工藝流程都會(huì)造成氧含量升高。對(duì)于含硫污水，為保證不含硫化氫，常采用過(guò)量的氧化劑，因此，溶解氧濃度較高。

2.2 回注管柱適應(yīng)性分析

回注水中含有SO42-、溶解氧，易引起碳鋼腐蝕，若直接光油管注水，110SS、110TSS的套管也存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[4]。一旦套管腐蝕穿孔，處理難度大、影響回注生產(chǎn)。普光氣田回注井均采用“封隔器卡頂封注水+環(huán)空加注保護(hù)液”的方式進(jìn)行污水回注，封隔器卡封注水有助于保護(hù)上部套管，配合加注環(huán)空保護(hù)液，能進(jìn)一步降低套管的腐蝕、延長(zhǎng)套管壽命。

35CrMo、42CrMo材質(zhì)的封隔器、敞口噴砂器承托筒內(nèi)外表面均無(wú)明顯腐蝕，工具試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。3Cr13材質(zhì)的反循環(huán)閥外筒發(fā)現(xiàn)明顯的開(kāi)裂，斷口存在應(yīng)力腐蝕二次裂紋特征，檢測(cè)工具試樣的屈服強(qiáng)度小于標(biāo)準(zhǔn)值，分析是由于氫滲入造成。

回注井檢管前主要采用RTTS封隔器卡封注水管柱結(jié)構(gòu)，RTTS封隔器采用分瓣式卡瓦，卡瓦表面呈負(fù)傾角鑲嵌硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金能有效咬入套管、卡定力強(qiáng)。但腐蝕結(jié)垢易造成卡瓦難以回收，導(dǎo)致封隔器無(wú)法解封、卡死管柱，處理難度大。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）回注井均存在腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象，腐蝕結(jié)垢主要要由回注水中攜帶的SO42- 、溶解氧等引起。

（2）35CrMo或42CrMo材質(zhì)的完井工具能滿足目前的回注防腐需要，但90SS或110SS油管需對(duì)回注水進(jìn)行殺菌、除氧才能滿足防腐需要。

（3）建議按2-3年的檢管周期對(duì)回注管柱進(jìn)行檢管，降低管柱腐蝕斷脫風(fēng)險(xiǎn)，降低檢管作業(yè)難度。