减氧对空气泡沫驱井下管柱的缓蚀作用及减氧界限

氧腐蚀是限制空气泡沫驱油技术应用推广的主要因素,减氧能够降低腐蚀速率。笔者利用高压腐蚀反应釜模拟工况条件,采用失重法测试了N80套管钢在不同氧含量(2%～21%)、不同压力(20～50 MPa)、不同温度(70～120℃)条件下的腐蚀速率,根据测试结果拟合建立了腐蚀速率与氧分压关系的数学模型;采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射分析表征了腐蚀产物的微观形貌和成分。结果表明,空气泡沫驱过程中N80钢的腐蚀速率随空气氧含量的降低呈非线性下降,但无法将腐蚀速率控制在0.076 mm/a标准以下。温度120℃、压力50～20 MPa,N80钢标准挂片的减氧界限为0.021%～0.054%,已经达到纯氮气的标准。工况条件下不同氧含量的N80钢材腐蚀产物疏松多孔,其成分为Fe2O3、FeOOH和Fe3O4,腐蚀产物对基体金属无保护作用,工况的改变并不会显著改变腐蚀产物的形貌和成分。

减氧空气驱适用范围及氧含量界限

依托长庆、大庆和大港等油田进行的减氧空气驱试验,开展了减氧空气驱机理、爆炸极限、腐蚀防控等实验,明确了减氧空气驱爆炸极限、减氧界限、腐蚀防控条件等技术问题。研究表明:油藏温度大于等于120℃时,氧气与原油反应剧烈,可充分利用氧气的低温氧化作用,直接进行空气驱提高采收率;油藏温度小于120℃时,氧气消耗极少,放热量少,难以产生热效应,适合进行减氧空气驱,充分利用N_2为主的空气非混相驱提高采收率。减氧空气驱适用于低渗透、注水开发"双高"、高温高盐3类油藏,为防止爆炸,确保减氧空气驱技术安全可控,临界氧含量可控制在10%以内;空气减氧后,管柱氧腐蚀有所减缓;无水条件下地面管线和注入井无需考虑氧腐蚀问题,有水时可采用特殊管材、特殊管柱结构或加入缓蚀剂等方法来降低腐蚀速度。空气/减氧空气是低成本的驱替介质,可用于对低渗透等特殊条件油藏实施能量补充及吞吐、驱替等方式开发,是未来20年具有发展潜力的战略性技术。

减氧空间驱适用范围及氧含量界限

根据在油田进行的减氧空气驱实验,对爆炸极限,腐蚀预防和控制以及爆炸极限,氧气耗竭进行了测试。明确了限制条件,防止腐蚀和减少空气中氧气含量等技术问题。研究表明:当油藏温度高于或等于120℃时,氧气与原油剧烈反应,可以在直接气流中充分利用低氧气温度的作用,以提高采油率。油藏的温度低于120℃,氧气消耗非常低并且正在消耗。它温度低,难以产生热效应。它适合耗氧,并充分利用了N2防潮剂以提高采油量。减氧空气驱适用于低渗透。为了防止爆炸,为确保减氧空气驱技术的安全性和可控制性,可将必需氧含量控制在10%以内;经过氧气处理后,管道的氧气衰减,管道氧腐蚀程度降低。