钟文浩

CO2复合蒸汽驱井筒腐蚀防治技术研究与应用

钟文浩

（新疆油田公司重油开发公司， 新疆 克拉玛依 834000）

新疆油田九6区齐古组油藏已处于蒸汽驱开发后期，开发效果逐年变差，为提高该油藏采收率，开发方式转换成CO2复合驱，但注入CO2后其腐蚀问题也日益凸显出来。针对九6区CO2复合驱的腐蚀问题，通过分析腐蚀原因，并结合九6区的生产特点优化井筒工艺，优选缓蚀剂方案，从而有效解决CO2复合驱腐蚀问题，提高CO2腐蚀防治能力。

井筒腐蚀；影响因素；缓蚀剂；防腐措施；

新疆油田稠油储量丰富，主要以蒸汽吞吐和蒸汽驱为主，随着油田开发不断深入，油汽比低于0.1，含水上升至97%，需要转换开发方式，提高油藏采收率。CO2复合驱能有效降低稠油黏度，提高蒸汽利用率，增大波及面积，提高油藏采收率。但是注入CO2会造成井筒腐蚀，且试验区油井均为老井利用，CO2腐蚀问题会更加严重和复杂，存在窜漏及安全环保隐患。因此，以九6区为研究对象，开展CO2复合驱腐蚀防治技术研究，有效解决CO2复合驱腐蚀问题，提升腐蚀防治能力，最大程度实现CO2复合驱降本增效。

1 油藏开发现状

选取了新疆油田九6区南部96108等9井组作为CO2复合驱先导试验区，试验区内共有各类油汽井48口，其中采油井39口，注汽井9口。CO2复合驱试验区内注汽压力2～5 MPa，CO2采用段塞式注入，平均日注量1 t，注入压力5 MPa，温度30 ℃；试验区内生产井井口温度65～106 ℃，日产液量在10～25 t，含水96%～99%，生产井井筒材质套管为N80。CO2复合驱使井下管柱及工具处于更加严重的腐蚀环境中，同时老井居多的现状会加剧腐蚀的风险，需要加强井筒腐蚀防治方面的研究，并提出相应的技术对策。

2 井筒腐蚀防治技术研究

2.1 腐蚀机理分析

高温蒸汽条件下，持续注入CO2对井下管柱结构具有较强的腐蚀性。通过大量的实验研究认为，影响井筒腐蚀的主要因素有温度、压力、含水率、管柱材质、氯离子含量等。

温度升高，腐蚀反应各物质所具有的能量增加，各反应进行的速率加快，腐蚀速度加快；但当温度超过一定的界限后，就会在管材表面形成一层附着力强的致密保护膜，这种膜具有较好的保护作用，能够减缓腐蚀速率。

随着CO2的分压增加，腐蚀速率有增加的趋势，当CO2分压大于0.1 MPa，会发生严重的腐蚀；一般来说，当CO2分压在0.05～0.1 MPa，应考虑腐蚀作用；当CO2分压小于0.05 MPa，一般不考虑腐蚀作用。

随着含水率的上升，腐蚀程度会加重，腐蚀产物所具有的形态也不同。含水率50%时腐蚀产物局部覆盖于材料表面，含水率75%时蚀坑底部堆积形成瘤状腐蚀产物，含水率90%时腐蚀坑中的腐蚀产物存在裂纹，且疏松多孔。

氯离子对钢铁的影响随材质的不同而不同，可导致钢铁发生严重的孔蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀。高浓度氯化物可能引起耐蚀钢或高强钢的应力腐蚀开裂。目前在防止CO2腐蚀的选材上，采用加入能提高合金热力学稳定性和直接阻滞阳极过程的Cr、Ni等元素，可以明显地提高钢材的耐腐蚀效果。

2.2 井筒工艺优选

为提高注汽效果和注汽质量，保证汽驱阶段的开发效果，尽量采取热损失小的管柱结构，以提高注入蒸汽的热利用率，因此，汽驱阶段注汽井采用Φ114 mm×62 mm的N80隔热油管。考虑到缓蚀剂现场加药制度不能完全达到理论实验条件下的缓蚀剂防护效果，生产井的油管应采用3Cr钢级的管材。由于生产井均利用老井进行投产，套管材质为3Cr钢级。9Cr套管与常规N80套管、3Cr套管相比，9Cr套管的耐腐蚀性能大幅提高，因此，更新井推荐采用9Cr材质套管。

在稠油生产中，为减少稠油进泵阻力，要求优选使用泵径较大的泵。因此生产井采用56 mm注抽两用泵，考虑到腐蚀的问题，泵筒应选择防腐合金钢材，抽油杆也应进行防腐处理。

2.3 缓蚀剂方案优化

2.3.1 缓蚀剂筛选

利用高温高压釜模拟二氧化碳驱生产井腐蚀工况条件，评价不同温度下缓蚀剂的缓蚀性能，结果看TSA-02、CIW-311 、20C三种缓蚀剂缓蚀性能较好。综合评价缓蚀剂性能，多数工况下缓蚀剂CIW-311缓蚀性能比缓蚀剂TSA-02好，且缓蚀剂CIW-311吨成本费用为1.3万元，而缓蚀剂TSA-02吨成本费用为1.5万元，缓蚀剂CIW-311性价比比TSA-02高，并且缓蚀剂CIW-311生产厂家可以提供现场油井防腐一体化服务，因此选用缓蚀剂CIW-311。

2.3.2 缓蚀剂加注工艺

目前国内油田油井缓蚀剂加注工艺主要有两种，分别为井口加药装置连续加药工艺、油井环空定期加药工艺。根据九6区CO2复合驱油藏及生产井工况特点结合防腐成本经济性考虑，采用井口加药装置连续加药和环空定期加药工艺相结合腐蚀防治方案，对于产液量大（日产液量≥10 t）、井口温度高（≥90 ℃）、CO2分压≥0.3 MPa、腐蚀比较严重的油井，采用井口连续加药防治工艺，余下腐蚀相对较轻的油井采用环空定期加药腐蚀防治工艺。2.3.3 腐蚀监测工艺

九6区CO2复合驱主要通过缓蚀剂残余质量浓度检测、铁离子质量浓度检测等工艺对二氧化碳腐蚀防治效果进行评价，并根据监测情况调整缓蚀剂加注参数，保证缓蚀剂加注腐蚀防治效果。

3 应用效果分析

在完井管柱方面，试验区内9口注汽井共下入9Cr套管2 700 m，39口老井利用的采油井下入3Cr油管9 300 m、防腐抽油泵39台、防腐抽油杆 9 100 m。

在缓蚀剂加注方面，试验区内10口采用井口加药装置连续加药工艺，油井平均产液量为15 m3·d-1，每天加注缓蚀剂，年消耗缓蚀剂10.95 t。29口井采用环空定期加药工艺措施，油井平均产业量为 10 m3·d-1，每月分3轮注入，年消耗缓蚀剂20.88 t。

3.1 腐蚀监测工艺应用效果

3.1.1 缓蚀剂残余质量浓度监测

图1为油井缓蚀剂残余质量浓度趋势图。由 图1可得出缓蚀剂残余质量浓度随着时间的推移逐渐下降，由6～8天的数据可得出目前的加药质量浓度完全满足油井生产需要。截至第八天药剂质量浓度针对20 m3·d-1以上的井依旧有效。

图1 油井缓蚀剂残余浓度趋势图

3.1.2 铁离子质量浓度监测

采用快速测定法测定铁离子质量浓度，数据如图2所示。

图2 油井铁离子质量浓度趋势图

结合数据可以得出，部分井措施后总铁离子质量浓度明显低于措施前，另一部分油井措施后总铁离子质量浓度变化不大但趋势较为稳定，说明油井的腐蚀得到一定控制，进一步说明了措施效果。

3.2 总体应用情况

井筒管柱的优选、防腐方案的优化应用到现场后，修井过程中提出来的管柱结构完好，均未发现腐蚀现象，如图3所示。

图3 井上提出管柱

4 结 论

通过开展九6区CO2复合驱井筒腐蚀防治技术工作，CO2复合驱的井筒腐蚀问题得到了有效的控制。

选择3Cr油管、9Cr套管的完井及举升工艺的现场应用满足了CO2复合驱先导试验区内油井的生产需求，杆柱结构的优化提高了油井的生产效率，并且降低了因CO2腐蚀带来的修井作业成本增加的问题。

缓蚀剂的加注可以有效地减缓腐蚀速率，对井筒加以保护。按照油井产液量选择不同加注方式，确保了经济性和防腐效果。

选用的CIW-311缓蚀剂无害且无刺激性气味，但有些施工周期会溢出气味，因此建议优化泵车加药工艺及定期检测气体。

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Research and Application of Wellbore Corrosion Prevention Technology in CO2Compound Steam Flooding

（PetroChina Xinjiang Oil Field Company Heavy Oil Development Company, Karamay Xinjiang 834000, China）

Qigu formation reservoir in Jiu6 district of Xinjiang oilfield is in the late stage of steam drive development, and the development effect is getting worse year by year. In order to improve the recovery of the reservoir, the development mode has been converted to CO2composite drive, but after CO2injection, its corrosion problem was becoming more and more prominent. Aiming at the corrosion problem of CO2combined flooding in Jiu6 area, by analyzing the corrosion causes, optimizing the wellbore process and optimizing the corrosion inhibitor scheme in combination with the production characteristics of Jiu6 area, the corrosion problem of CO2combined flooding has been effectively solved to improve the ability of CO2corrosion prevention and control.

Wellbore corrosion; Influencing factors; Corrosion inhibitor; Anti-corrosion measures

TE345

A

1004-0935（2022）04-0515-03

2021-10-10

钟文浩（1989-），男，湖北省天门市人，工程师，2011年毕业于中国石油大学（北京）石油工程专业，研究方向：稠油热采开发研究与管理。