深水气井测试条件下井筒水合物生成及浅层水合物分解的环空保护液导热系数

针对南海海域可能钻遇浅层水合物,且在深水井测试过程中井筒生成天然气水合物造成井筒堵塞的难题,从环空保护液的角度出发,以南海某深水气井为例,采用数值模拟方法,研究深水气井测试时不同产量下不同环空保护液导热系数对井筒生成水合物和浅层水合物分解的影响。结果表明:环空保护液导热系数越低,井筒生成水合物的临界测试产量越低,当环空保护液导热系数低至0.10 W/(m·℃)时,可满足产量5×10^(4)m^(3)/d,井筒内不生成水合物;随着环空保护液导热系数降低,井筒外缘温度随之降低,浅层水合物越不容易发生分解;现场测试产量下的井口温度与模拟结果误差均小于5%,验证了计算模型的可行性。

高Cl^(-)环空保护液中超级13Cr油管点腐蚀行为研究

目的 研究超级13Cr管材在油气井服役环境中的点腐蚀失效机制,分析超级13Cr马氏体不锈钢在高温、高Cl^(-)环空保护液、超临界H_(2)S/CO_(2)环境中的点腐蚀失效行为,明确其适用性,并提出相应的腐蚀控制措施。方法 通过分析失效油管的宏观形貌、显微组织、腐蚀形貌及腐蚀产物,判断超级13Cr油管现场失效的原因,结合高温高压反应釜模拟井下腐蚀环境,从平均腐蚀速率、点腐蚀速率等方面揭示超级13Cr油管的点腐蚀失效机理。结果 该超级13Cr材质管柱在受到H_(2)S/CO_(2)污染的环空保护液环境下会发生点腐蚀穿孔失效;通过观察现场失效油管发现,在受到腐蚀性气体污染的高Cl^(-)环空保护液环境中,油管外壁发生了明显的局部腐蚀,油管腐蚀由外壁向内壁扩展,发生了严重的点腐蚀穿孔,并具有一定的H_(2)S应力腐蚀开裂(SCC)特征;在环空保护液环境下,失效油管表面有Cr、O、Cl、S离子聚集,腐蚀受到CO_(2)-H_(2)S共同影响;模拟腐蚀实验结果显示,超级13Cr油管在腐蚀性气体污染的海水基环空保护液环境下具有点腐蚀敏感性,蚀坑深度为80.346μm,点腐蚀速率达到10.34 mm/a。结论 超级13Cr油管在环空保护液中具有优异的抗均匀腐蚀能力,但在受到H_(2)S/CO_(2)污染的高Cl^(-)环空保护液环境中具有明显点腐蚀倾向,建议环空保护液用淡水配制,并进行除氧处理。

H_(2)S/CO_(2)分压下环空保护液腐蚀性评价与表征

针对深层含硫气藏环空保护液体系因长期存在于油套管之间对生产管柱产生腐蚀的问题,模拟地层条件开展了环空保护液对金属材质的腐蚀速率评价实验。结合微观形貌分析、电化学极化曲线、原子吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱等分析手段对钢片的腐蚀形态、溶液中的铁离子浓度及钢片表面附着物等进行表征。结果显示,同一分压下,温度越高,腐蚀越严重;同一温度条件下,H_(2)S和CO_(2)分压越高,腐蚀越严重。钢片表面附着物中大部分为环空保护液中的有机组分,表明环空保护液对含硫气藏下的油管外壁和套管内壁具有保护作用。

抗高温缓蚀剂HSJ-M在油气井环空保护液中的应用研究

高温油气井的开发必须使用高密度的环空保护液,为了避免高密度环空保护液对井下管柱和设备的腐蚀,确保施工安全,室内开展了适合高密度环空保护液的抗高温缓蚀剂研究,采用挂片失重法和电化学极化曲线法评价了抗高温缓蚀剂HSJ-M加量、温度、环空保护液密度对腐蚀速率的影响。结果表明:随着抗高温缓蚀剂HSJ-M加量的增加,N80、1Cr-L80、3Cr-L80、13Cr-L80等4种材质挂片的腐蚀速率均逐渐降低,在温度为160℃、环空保护液密度为1.65 g·cm^(-3)、抗高温缓蚀剂HSJ-M加量为3.0%时,4种挂片的腐蚀速率均降至0.076 mm·a^(-1)以下;加入3.0%抗高温缓蚀剂HSJ-M后,随着温度的升高和环空保护液密度的增大,4种挂片的腐蚀速率均逐渐升高,当温度为170℃或环空保护液密度为1.75 g·cm^(-3)时,腐蚀速率仍低于0.076 mm·a^(-1);加入3.0%抗高温缓蚀剂HSJ-M后,1Cr-L80、13Cr-L80挂片的电化学腐蚀速率均明显降低,极化曲线均明显右移,自腐蚀电位升高,耐腐蚀性能明显增强。抗高温缓蚀剂HSJ-M能够满足目标高温深井井下管柱腐蚀防护的需求,有效保障作业施工安全。

新型环空保护液的腐蚀性研究与应用

目前 ,改性钻井液环空保护液、低固相环空保护液、清洁盐水环空保护液因其施工简单、方便、成本低在完井后比较常用 ,但普遍存在着腐蚀问题 ;油基环空保护液是非腐蚀性的 ,但单位成本高、环境污染严重 ,不能广泛应用。在对几种有机盐的物理特性进行比较后 ,选择了Weigh2和Weigh3这 2种有机盐水溶液进行研究。通过金属挂片腐蚀试验、金属自腐蚀试验和应力腐蚀破裂试验以及对橡胶试样的硬度和重量影响试验 ,发现这 2种有机盐水溶液均能达到井下管柱防腐和保护环空的目的。作为环空保护液在现场应用了 6口井 ,效果良好 ,且成本合理 ,对环境无污染。

套管环空保护液的研究与应用

在冀东海上注水井无套压注水后,为了保护套管不受腐蚀以及井下注水封隔器能够安全起出的需要,在套管环空需要注入环空保护液。基于套管和油管的腐蚀机理和防腐机理,设计出了套管环空保护液的主要添加剂,形成了套管环空保护液的基础配方,并通过对不同类型的除氧剂、缓蚀阻垢剂和杀菌剂的优选及加量调整,研制出了适用于南堡油田海上施工的套管环空保护液。评价结果表明:该保护液的稳定性好,杀菌率大于95%,密度范围宽(1.00～1.15g/cm3),对钢片的腐蚀性低,腐蚀速率低于0.05mm/a,能在井下对套管起到保护作用。目前该保护液已在南堡油田应用3口井,现场施工顺利。

渤海油田海水基环空保护液的开发

随着渤海油田采出液含水逐年升高,油气井和注水井油管、套管腐蚀损坏问题日益严重,并且从降低成本考虑,有必要开发一种水基环空保护液。根据海上平台淡水缺乏的特点,在分析渤海水质情况的基础上,优选出了效果较好的杀菌剂YHZWJ-15和防垢剂BHF-701A,研究出了抗高矿化度盐水的缓蚀剂BHH-509,通过几种单剂复配之后的稳定性实验,开发出一种适用于渤海油田的以海水为基液的环空保护液,其基础配方为海水+0.5%YHZWJ-15+0.01%BHF-701A+0.01%硫脲+0.5%BHH-509。通过挂片实验,该海水基环空保护液对管柱的腐蚀速率可降到0.0051 mm/a。

普光高含硫气田长效环空保护液的研究与应用

针对高含硫气井环空特殊的腐蚀环境,结合普光气田油、套管管材使用情况,通过大量性能评价实验,开发出一套以复合有机酸盐为基液,添加高抗硫缓蚀剂、除硫剂、除氧剂、杀菌剂等添加剂的适应于高含硫气田的长效环空保护液体系.该体系密度在1.03～1.40 g/m3间可调,具有稳定性强、配伍性佳、杀菌效果好、耐高温、抗污染、防硫化氢、可回收利用等特点.目前该产品已用于普光气田多口气井生产,油、套管管材缓蚀率达到95%以上,表明该体系可完全满足普光高含硫气井长期安全生产,同时该产品的成功应用也为我国同类气田开发中的防腐工作提供了有益的借鉴.

储气库注采井环空保护液的研制与性能评价

为了解决大港储气库群注采管柱腐蚀、结垢问题,通过优选密度调节剂、缓蚀剂、除氧剂、阻垢剂及杀菌剂等各种功能添加剂,得备了一种密度在1.0数1.6 g/cm^3可调的环空保护液:基液+5%咪唑啉类缓蚀剂GL-3(主要成分为咪唑啉硫代磷酸酯)+2%肟类除氧剂二甲基酮肟(DMKO)+1%杀菌剂1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)+1.3%有机磷酸类阻垢剂ZC-21(主要成分为氨基三甲叉膦酸ATMP)+0.01%pH调节剂(碳酸钠),研究了该环空保护液的缓蚀性能、除氧性能、杀菌性能、阻垢性能及其对封隔器胶筒性能的影响。研究结果表明:钢片在该环空保护液的腐蚀速率可低至0.045 mm/a,环空保护液中氧含量可降至40 mg/L,杀菌率可达100%,对CaCO_3、CaSO_4、BaSO_4的阻垢率分别高达99%、93%、81%,且对封隔器胶筒几乎无影响。环空保护液可以有效缓解酸性气体产生的腐蚀加速现象,成本合理,可达到有效保护油套管的目的,适宜在含酸性气体的气藏应用。

P110SS抗硫套管在高含硫气井环空保护液中的整体性能研究

利用高温高压反应釜模拟普光气田的气井油套环空工况环境,研究了抗硫套管钢P110SS在环空保护液中的腐蚀规律和与镍基合金电偶腐蚀规律,并对P110SS抗硫套管的整体性能(抗挤强度、管体屈服强度和抗内压强度)进行了计算分析研究。结果表明,在无H2S/CO2条件下,环空保护液对P110SS保护效果非常好,电偶加速P110SS腐蚀的效果不显著;P110SS抗硫套管的抗挤毁强度、管体屈服强度、抗内压强度下降很小。在p(H2S)为5.0 MPa、p(CO2)为3.0MPa的条件下,环空保护液保护效果不好,P110SS腐蚀严重,腐蚀速率呈百倍增长,电偶加速P110SS腐蚀的效果显著;P110SS抗硫套管的抗挤毁强度、管体屈服强度、抗内压强度下降严重。

无固相有机盐环空保护液的研究与应用

元坝103H井是中石化西南油气分公司在四川盆地川东巴中低缓构造带部署的一口重点超深水平井。该井完钻后,为延长井下管具的使用寿命,须在油管与套管间充注密度为1.3 g/cm3的无固相环空保护液。结合套管和油管的腐蚀机理分析,决定采用有机盐作为无固相环空保护液的主剂。通过对有机盐、缓蚀剂和杀菌剂等处理剂的室内优选,形成了无固相有机盐环空保护液配方。经测定,在160℃养护72 h,P110钢片的腐蚀速率为0.061mm/a;在160℃、10 MPa下养护24、72和168 h后,TP110TS钢片的腐蚀速率分别为0.022 6、0.016 6、0.023 5mm/a;此外该保护液还具有pH值易于调节、密度调节范围宽(1.0～1.5 g/cm3)、杀菌效果好(杀菌率大于95%),可生物降解等优点。在元坝103H井现场配制的环空保护液从井下高温高含硫环境返出后性能保持稳定,对油、套管防腐效果好,

P110S钢在高矿化度油田水环空保护液中的腐蚀风险评价

采用高矿化度油田水作为环空保护液基液易增加油套管钢腐蚀开裂的风险,因此,需对P110S钢在油田水环空保护液中的腐蚀风险进行评估。在对油田水和P110S钢的化学组分进行分析的基础上,用高温高压釜模拟现场工况,开展温度为200℃、CO_(2)分压为10 MPa、H_(2)S分压为2 MPa条件下的失重腐蚀和四点弯曲实验,并用SEM与EDS分析腐蚀产物形貌和成分,最后对试样进行截面分析。结果表明:P110S钢在高温高酸性工况下未发生应力腐蚀失效,腐蚀速率为0.0985 mm/a,试样表面存在严重的点蚀和局部腐蚀;截面分析显示试样表面腐蚀产物膜厚度为63μm,金属基体腐蚀严重,P110S油套管钢在此工况下面临较大的腐蚀失效风险。为了抑制管材的腐蚀,建议使用淡水或矿化度较低的井场水作为环空保护液基液。

空气泡沫驱用环空保护液研制与应用

针对空气泡沫驱注水井环空高温、高压、氧气浸入、细菌超标等现状,采用缓蚀剂、杀菌剂、pH调节剂和除氧剂复配组成了新的空气泡沫驱环空保护液体系。参考单因素试验结果,对配方中主要功能组分进行正交试验设计,考察了缓蚀剂、pH调节剂、杀菌剂和除氧剂等四组分的配伍性,并根据正交试验结果,优化了4个因素的加量水平。试验结果表明,在高温高压条件下,缓蚀剂CHR-2浓度900mg/L、杀菌剂CD-11浓度为150mg/L、pH调节剂AMP-95浓度为5g/L,除氧剂CHY-2浓度为100mg/L时,环空保护液的平均腐蚀速率可低至0.0514mm/a。

川东北元坝气田高温抗硫环空保护液研制及应用

针对元坝气田高温含硫化氢气井,为降低油套管腐蚀程度,确保气井长期安全生产,文章通过优选密度调节剂、缓蚀剂、除氧剂等添加剂种类及加量,形成了一套以复合甲酸盐溶液为基液的环空保护液体系。该产品密度1.0～1.6 g/cm^3可调,具有良好的高温稳定性能,在160℃条件下钢片腐蚀速率仅为0.0644 mm/a;抗H2S、CO2腐蚀性能优异,相应条件下钢片腐蚀速率仅为0.0005 mm/a。在元坝气田应用15口井,共计配液量约3000m^3。

储气库耐蚀合金管材的环空保护液研制及应用

采用环空保护液是保证地下储气库长期安全运行和井筒完整性的重要防腐措施。目前国外油基环空保护液价格过高,而国内水基环空保护液又鲜有针对耐蚀合金管材的研究,基于这一现状,在油管选用马氏体耐蚀合金、套管选用API管材的基础上,通过稳定性、胶筒老化、缓蚀性等筛选实验,研制了UGI-1型水基环空保护液体系。实验表明,UGI-1型水基环空保护液体系的流变性稳定,对封隔器影响小,缓蚀率可达93%以上。现场试验5口井,18个月后井下取样测试,UGI-1型水基环空保护液体系缓蚀率无明显变化。

普光高酸性气田环空保护液的研制与应用

研制的无固相体系的环空保护液是以有机酸盐为基液,添加抗硫缓蚀剂、杀菌剂和除氧剂调配而成。现场应用结果表明,该环空保护液体系密度调节范围广,达1.00～1.30 g/cm^3,可满足不同井深条件下的需要;溶液热稳定性好,抗高温能力强,可适合高温条件下的需要;pH为9.5～12,易于调节,不易引起金属腐蚀(碳钢腐蚀速率≤0.076 mm/a),可起到良好的环空保护作用;地层伤害率较低,对环境无污染,且成本合理,能够确保油套管长期安全使用,适宜在含硫油气藏推广应用。

塔里木油田气井环空保护液密度优化及应用

为充分认识环空保护液密度对超高压低孔低渗油气井完整性的影响,解决目前高压气井环空保护液密度普遍过高的问题,针对塔里木油田低孔低渗储层关井井口油压高、开井生产油压低,采用密度过高的环空保护液会降低A环空最大许可带压值的难题,开展了超高压低孔低渗气井环空保护液密度优化研究。研究结果表明:①采用合适的环空保护液可以降低油管和环空之间的压差,缓解储层改造时油管承受的高压;②对于特低孔低渗储层,采用的环空保护液密度过高会降低A环空最大许可带压值,给后期的开发生产带来难题。结论认为:①选择合适的环空保护液密度,可以减小油管柱内外压差和封隔器的受力,提高气井井筒安全性,保证气井长期安全生产;②对于超高压低孔低渗气井,通过环空保护液密度优化,可以提高A环空许可带压值范围,使该类气井现场环空压力管理具有可操作性,能够有效提高气井的寿命,减少修井作业工作量。

井场水基环空保护液腐蚀实验研究

为解决淡水资源缺乏、淡水运输成本高的问题,针对添加加重剂的井场水基环空保护液进行了腐蚀实验。通过失重腐蚀实验和四点弯曲实验对常用P110油套管材进行腐蚀规律评价,明确了井场水基环空保护液的防护效果,并对加重剂进行了调研分析。结果表明:在以NaCl+NaBr加重至1.30 g/cm^(3)的体系中,试样表面未发现肉眼可见裂纹,未发生断裂;通过扫描电子显微镜分析得到的微观形貌显示未形成致密的保护膜,截面分析显示P110的钢材腐蚀产物膜厚度达到28.3μm,金属基体发生了明显的局部腐蚀现象,存在较大的腐蚀失效风险;使用HCOOK作为井场水基环空保护液的加重剂,对钢材具有较好的保护效果,建议使用HCOOK作为井场水基环空保护液的加重剂。

CCE型环空保护液的室内研究

在油田用水中含有大量的溶解氧、硫化物、盐类、细菌类,具有相当大的腐蚀性。因而油田注水井管柱设备腐蚀严重,修井费用很高,并严重影响了油田的正常注水开发。文中介绍了CCE型注水井环空保护液的室内研制、性能评定的方法。该保护液针对新疆油田特点,具有杀菌、缓蚀、阻垢三种性能。

高温高酸性回注井环空保护液复配实验研究

为复配出适用于高温高酸性回注井的环空保护液,通过室内实验评价添加剂的作用效果以及添加剂间的兼容性和协同作用,优选出适用的缓蚀剂、除氧剂、杀菌剂,确定添加剂最优加注浓度,最终形成环空保护液复配方案,并利用高温、高压釜模拟酸气回注井井筒工况,评价环空保护液的防护效果。结果表明:在由HS-2咪唑啉类缓蚀剂、无水亚硫酸钠除氧剂和SJ-3杀菌剂复配形成的环空保护液中,P110SS套管的腐蚀速率从0. 843 mm/a降为0. 071 mm/a,防护效果优良。研制的环空保护液具有杀菌、除氧、缓蚀功能,可为高温高酸性回注井井下管柱的防护提供技术保障。