一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液

高温高密度封隔液是高温高压井完井关键技术之一,目前密度超过1.60 g/cm 3无固相盐水封隔液只有溴盐、锌盐或者甲酸铯溶液,溴盐毒性大,锌盐高温腐蚀性难以控制,而甲酸铯价格昂贵,难以满足高温高压井完井技术要求,开发针对高温高压井的新型无固相高密度清洁盐水封隔液势在必行。以磷酸三钾TKP为主剂并添加其他处理剂优化而成可溶性盐SW4,研发了一种新型钾基磷酸盐无固相高密度封隔液,测试了其密度调节能力、水溶液的流变性和流变模式、金属腐蚀性、高温稳定性、生物毒性等性能。结果表明,SW4封隔液常温条件下最大密度可达1.90 g/cm 3;随密度增大,其水溶液黏度上升,其流变模式为牛顿流体;密度1.85 g/cm 3的封隔液在150℃、7 d条件下对A3钢、N80钢、TN110Cr13S和TN110Cr13M钢的腐蚀速率均小于0.076 mm/a,N80钢在1.80 g/cm 3 SW4封隔液中的腐蚀性明显低于同等条件下的溴化钠、溴化钙和溴化锌,与甲酸铯相当;在同等加量条件下,SW4能够提供更多的K+,具有更优异的防膨性;高温稳定性强,能够满足高温高压井完井工况需求;生物毒性低,具有环境可接受性,可以满足作为无固相高密度封隔液加重剂的技术要求。

油气井用高密度封隔液体系研究及性能评价

本文以磷酸盐、抗高温缓蚀剂HSJ-T、抗高温缓蚀剂HSJ-G配合除氧剂HCY-6研究了适合海上N油田的抗高温高密度封隔液体系,并对体系的性能进行了评价。评价结果表明,该封隔液体系的密度可达1.60g·cm^(-3),抗温能力达到150℃;采用挂片失重法评价了体系的高温腐蚀性,体系在150℃高温下对3Cr-L80和13Cr-L80材质的钢材的腐蚀速率小于0.076mm·a^(-1)的行业标准,表现出优良的防腐性能;采用沉降因子法SF评价了封隔液的高温稳定性,体系在150℃高温下静置沉降30d,上下密度差为0,表现出良好的高温沉降稳定性;并通过腐蚀速率大小预测了海上N油田套管和油管的服役寿命,预测结果表明,以3Cr-L80材质作为套管的服役寿命为14~19a,以13Cr-L80材质作为油管的服役寿命为9~12a。根据体系和综合性能评价结果,研究的封隔液体系满足海上N油田及类似油气田的开采作业要求。

封隔液及其应用现状研究

封隔液是一种常用的完井液,一般具有防腐及平衡压力的作用,需要其本身具有长期稳定性、防腐性、保护储层性,作为隔热性封隔液,还需具有良好的隔热性能。与气体型和油基封隔液相比,水基型封隔液应用最多。无机盐型水基封隔液在低温、腐蚀性要求较低的油气井应用广泛;有机盐型封隔液在密度需求较高、井下高温高压或高酸性气井中应用效果好。近年来国外研究并现场应用了碳酸钾和磷酸盐封隔液,具有潜在的推广应用价值。当前研究应用最多的是隔热性水基封隔液,具有提高油气产量以及保证油气井完整性的作用,在热采井、深水井及永久冻土油气井中具有广泛的应用前景。

高温高压封隔液抗CO_(2)腐蚀性能影响因素研究

在高温高压井的生产过程中,油套环空带压与套管腐蚀逐渐成为影响油气田安全开发的关键所在;对高温高压井封隔液,分析材质、密度、缓蚀剂加量、二氧化碳分压对腐蚀性能的影响进行研究,结果表明:封隔液的腐蚀速率随着温度、密度、CO_(2)分压的增加而增大,随着材质Cr含量和缓蚀剂加量的增加而减小;在150℃,CO_(2)分压2.0 MPa时,缓蚀剂加量1.5%时,封隔液对13Cr-L80钢的腐蚀速率仅为0.053 mm/a,满足现场的生产需求,为现场生产提供参考。

无固相水基隔热封隔液研究应用现状

在深水油气井、注蒸汽井、地热井以及永冻层油气井开采过程中大量热量损失会带来严重后果。介绍了国外水基隔热封隔液的研究和应用现状,包括剪切稀释体系、延迟交联体系及自交联体系。3种体系中,多元醇(聚合醇)和可溶性盐具有降低导热系数、加重、提高体系热稳定性等多重作用。剪切稀释体系中,高吸水树脂固化体系中的水和醇可进一步减小自然对流传热损失;延迟交联体系中,缓凝剂延缓增黏剂的交联方便现场泵送封隔液入井;自交联体系中,2种增黏剂在环空一定温度下发生自交联,体系黏度剧增从而进一步削弱自然对流传热。最后指出了研发水基隔热封隔液的必要性,并建议研究含高吸水树脂的剪切稀释体系和含缓凝剂的交联体系。

高酸性气田聚合物—甲酸盐封隔液的室内实验研究

四川盆地普光、罗家寨和元坝等高酸性气田的开发是一个世界级难题。在高温、高压、高含H2S和CO2气井生产过程中,需要向油管与套管的环空中注入防腐能力强的封隔液来防腐,以保证油管、套管及井下工具能够安全工作。该封隔液必须抵御酸性天然气的侵入而保持防腐性能稳定,一旦与储层接触也不损害储层。为此,通过大量的室内实验,研制出了聚合物—甲酸盐盐水封隔液体系。该体系以NaCOOH和KCOOH为加重剂,体系密度可达1.45g/cm3;用黄原胶(XC)和复配聚阴离子纤维素(PAC)来调节流变性并降低滤失量;用抗高温保护剂HTS来进一步提高聚合物的抗温能力。通过72h的高温高压含H2S和CO2天然气侵入实验,评价了该封隔液对G3、N80和TP110SS等3种钢材的腐蚀防护效果,结果表明钢材的腐蚀速率均低于0.076mm/a。结论认为:该封隔液体系具有密度范围宽、抗温性好、防腐能力强、保护储层效果佳以及能够在井下环空长期稳定等优点,具有推广应用价值。

深水无固相水基隔热封隔液技术

无固相水基隔热封隔液是指充填于油气井井下环空中起隔热作用的水基工作液,其主要作用是减少油气管道内的热量损失,防止油气管内出现析蜡,生成天然气水合物等现象,保障油气井的正常作业。主要通过室内实验方法,基于降低体系导热系数及控制环空自然对流减小井筒热量损失这一理论进行研究。优选出多元醇C4作为降低体系导热系数的试剂;优选出生物大分子MT作为流变调节剂,使体系在高剪切速率下具有低黏度特性以满足泵送要求,在低剪切速率下具有高黏度特性以减小环空自然对流所产生的热量损失;通过可溶性盐对体系进行密度调节,使其密度在0.9-1.2 g/cm^3范围内可调,从而满足不同压力系数的油气藏。对新型的无固相水基隔热封隔液的性能评价结果表明：其具有导热系数低、隔热效果好、密度可调范围宽、长期热稳定性好等特点,同时与油基隔热封隔液、醇基隔热封隔液相比,研制的无固相水基隔热封隔液隔热效果好、配制成本低,无固相沉积,且可有效避免对环境造成污染。

伊朗Y油田深井油套环空封隔液评价与优化研究

伊朗Y油田主力产层F油层属于典型的高温、高压、高产、有腐蚀性流体产出的油田。为了保障该油田的长效、高效、安全生产,需要对完井工艺及管柱保护进行防腐研究。采取完井时下入带封隔器的完井管柱,并在封隔器之上的油套环空注入防腐封隔液;室内对引进的2种环空封隔液体系进行了互溶性、高温稳定性、杀菌性等基础理化性能及对井下管材的腐蚀性的实验及评价。评价结果表明,CaCl_2型环空封隔液高温稳定性较差,浸泡腐蚀速率值高值为0.062 mm/a,电偶腐蚀速率值高值为0.078 mm/a,均大于设定的腐蚀速率值0.05 mm/a。而引进的Na Cl+KCl型环空封隔液高温稳定性较好,浸泡腐蚀速率值高值为0.014 mm/a,电偶腐蚀速率值高值为0.037mm/a,均低于设定的腐蚀速率值0.05 mm/a。鉴于此情况,对引进的CaCl_2型环空封隔液进行改进并优化设计,确定合适的CaCl_2型环空封隔液体系。优化设计后的CaCl_2型环空封隔液高温稳定性良好,浸泡腐蚀和电偶腐蚀速率值均低于设定的腐蚀速率值,综合性能达到了现场应用要求。

清洁盐水封隔液的应用

封隔液主要起防腐和平衡压力的作用。普通清洁盐水封隔液在高温高压情况下,尤其是在酸性气井中的应用具有一定的局限性,例如CaCl_(2)和溴盐加重都有不足。国外近年来研究并现场应用了碳酸钾、有机盐、磷酸盐、Na Br-pH缓冲剂体系等封隔液。国内的清洁盐水封隔液针对含硫油气田,主要有郑力会的Weigh2/Weigh3封隔液体系和郑义的甲酸盐封隔液体系。这些体系都是对普通清洁盐水封隔液在高温高压环境尤其是含硫气井下的应用改进。

气田封隔液高温高压条件下CO_2腐蚀研究

建立了室内高温高压CO2腐蚀评价方法及应力腐蚀评价方法,分析了现场油管、套管及井下工具使用钢材材质的主要化学成分,并对现场使用的封隔液进行了腐蚀性研究。研究结果表明,在现场使用的3种不锈钢材料耐蚀性顺序依次为13CrS、13CrM、13Cr,封隔液的腐蚀性随着温度、CO2分压、密度的降低而减小;对比甲酸钾,使用焦磷酸钾作为封隔液体系的加重基液大幅度降低了封隔液对钢片的腐蚀,腐蚀速率相对减小了4倍多;通过提高缓蚀剂的加量和采用焦磷酸钾和甲酸钾复合盐水加重,使封隔液分别在温度60~150℃中CO2分压12.36MPa及温度150℃中CO2分压6.20~12.3MPa时,对13Cr钢的腐蚀速率小于0.076mm/a,并提高了13Cr和13CrS钢试片在温度150℃,CO2分压12.36MPa条件下抗应力腐蚀性。

东方1-1气田高温高压下封隔液抗CO_2腐蚀研究

东方1-1气田中深层属于高温高压气藏且天然气中CO_2含量较高,在完井作业过程中需要加入封隔液以保持油管与套管间的液柱静压力,同时还要防止CO_2气体窜漏而进入环空,加剧对油管、套管的腐蚀。为了确保井筒的长期安全,开展了在模拟东方1-1气田腐蚀环境下,不同盐水封隔液体系对13Cr和13Cr S两种油管材质的腐蚀程度研究。结果表明:高温高CO_2分压下,密度为1.46 g/cm^3甲酸盐封隔液对13Cr材质的腐蚀严重,极易发生腐蚀穿孔;由HLTC复合盐配制的封隔液对13Cr的腐蚀程度明显小于甲酸盐封隔液,对13Cr S腐蚀更小,其腐蚀速率均小于0.076 mm/a,可以满足井筒的长期安全要求,具有进一步推广价值。

盐水封隔液中抗腐蚀合金的应力腐蚀开裂

最近发现多例盐水封隔液中抗腐蚀合金(CRA)油管柱因应力腐蚀开裂(SCC)而失效,这是因为早期研究只重视盐水液和普通的抗腐蚀合金(CRA)而不注重加在盐水中的防腐剂和从油管与封隔器连接处泄漏的酸气的影响。试验研究表明,在混有CO2和H2S的盐水中,即使在中温下13Cr和22Cr合金也易受应力腐蚀开裂(SCC)的影响,但是高含镍合金,例如合金825,抗SCC性能非常强。

酸性油气井油套管及封隔器材料电偶腐蚀行为

酸性油气井油套管与封隔器的腐蚀有可能会造成严重后果,而国内对这一领域中的电偶腐蚀行为研究很少,且采用失重试验法进行的相关研究只能确定材料的腐蚀形态、类型、程度等,缺少指导性的结论。为研究该环境中电偶腐蚀的机理、影响因素及规律,预测电偶腐蚀行为,采用电化学实验法对酸性油气井中的典型低合金钢油套管材料VM80SS与作为封隔器材料的Inconel718镍基合金在四川罗家寨气田井下封隔液环境中的电偶腐蚀行为进行了研究,测量了VM80SS-Inconel718电偶对在4种不同阴阳极面积比情况下的电偶电位和电偶电流,并与失重试验法所得试验结果进行了对比分析;讨论了阴阳极面积比对电偶腐蚀的影响,得出了随着阴阳极面积比的增大,电偶电位基本呈对数增长的趋势,而电偶电流密度基本呈线性增长的结论;提出了应针对不同的电解质环境进行电偶腐蚀测量以确定腐蚀性的建议。

油气井井下隔热技术及应用现状研究

深水油气井和注蒸汽热采井井筒热流体含有的大量热量会向周围散失,导致发生井筒结蜡、套管损坏、环空带压等不利现象,必须对井筒进行隔热。详细对比分析了当前国内外现场应用的井筒隔热方式,主要有环空气体隔热、环空伴注N2隔热、蒸汽腔非凝析气隔热、VIC隔热、VIT隔热以及隔热封隔液隔热等几种方式。研究发现,SAGP对稠油的开发具有广阔的研究和试验前景;VIC隔热能够提高生产时率,对特超稠油的开发具有重要意义,并有望在地热井、深水井隔热方面得到应用;水基隔热封隔液既具有高效隔热效果,又能保护海洋环境,在国内深水油气田中可以试用。最后指出国内油田应该对SAGP、VIC及水基隔热封隔液进行更多现场试验并推广应用。

大井眼高压／高温井的完井

与低压／低温井所用的技术相比，高压／高温（HP／HT）气井／凝析油井的完井历来都受考虑欠佳的技术限制。这些限制是由于极度的井筒条件、综合高压和困难的操作条件而产生的。在Elgin和Frakin气田开发中，使用了大管径油管和辅助设备。多数完井设备和完井技术都是专为这种恶劣环境开发的，并且要对其进行严格考核。