天然气气井腐蚀与防腐技术研究

郭学辉，骆建斌

(西安石油大学，陕西 西安 710065)

材料

天然气气井腐蚀与防腐技术研究

郭学辉，骆建斌

(西安石油大学，陕西 西安 710065)

在研究区的气井进行生产开发时，由于产出来的天然气中有腐蚀介质，这些介质能够腐蚀气井油管发生很严重的腐蚀，从而破坏油管影响生产。针对目前的研究区的腐蚀情况，对气井产生的腐蚀因素进行分析，经过生产过程和实验室研究，加注适量的缓蚀剂是最有效最省开支的防腐材料。然后通过监测技术形成监测网络，对气井进行实时监控，可以及时有效的调整加注方案，为气井防腐、气田稳产的提供一定的指导。

防腐对策；缓蚀剂；加注

某气矿开发了近二十多年，其矿区的气井油管都有不同程度的腐蚀，腐蚀的类型多样，腐蚀的范围由小到大都存在，腐蚀最坏的程度是管壁腐蚀变薄，部分管段直接腐蚀断落到井底当中，严重的影响和限制了其气田的工作生产运行进度。

1 气井腐蚀主要影响因素

通过对国内外气田气井的研究资料来看，影响气井井管腐蚀的因素多种，但其最主要的因素有3种：天然气中所含H2S；天然气中所含CO2；气田水中的Cl-。

H2S的破坏力主要是点蚀气井管壁，使其部分管壁厚度减小变薄、坑蚀或穿孔，H2S与钢材发生反应形成氢鼓泡；CO2腐蚀管道刚主要表现为孔腐蚀和轮藓状腐蚀，并且腐蚀穿孔的效率非常高；氯离子(Cl-)主要有两种来源：第一是气田水中矿化物；第二是气井进行酸化作业时残留的酸，由于存在氯离子使其腐蚀的速度加快2～5倍，尤其会加快管道刚的局部腐蚀。

2 气井防腐的工艺技术

目前，含硫气井的防腐的工艺技术有:使用抗硫耐蚀材料、涂抹防腐蚀涂层、加装多层套管、安装井下封隔器、加注缓蚀剂及套管的阴极保护。通过矿区长期的生产防腐经验得出选用能够有效的对抗硫油套管防腐的保护技术是加注合适的缓蚀剂[1]。

在选用抗硫油套管上，行业内已经规范了技术指标，而缓蚀剂没有可参照技术和标准，因为其使用的特殊性，所以，在结合到气矿区生产开发的过程中，总结归纳每次加入缓蚀剂的应用效果，再结合前人的研究成果，对今后每一口需要加缓蚀剂提供更合理的方案。

2.1气井缓蚀剂保护技术

缓蚀剂，别名又叫腐蚀抑制剂，将其投入一定量到气井当中时，能在管道壁和已经腐蚀面上减缓其腐蚀的速度，起了一定的保护作用。由表1得，J1井是加注了合适的缓蚀剂，J38井按固定量加的，其腐蚀结果是J1井井管腐蚀较轻，J38井井管腐蚀严重。

表1 J1井、J38井腐蚀介质含量和腐蚀情况

2.1.1 缓蚀剂选择

缓蚀剂具体的应用及应用种类是根据腐蚀介质和其特定的腐蚀环境来决定的，若是同种腐蚀介质，腐蚀的环境不同，所用缓蚀剂不一样。在实际的操作中，先确定该气井的腐蚀的介质和环境，在经过室内的分析化验和现场评价来确定缓蚀剂[2]。

2.1.2 缓蚀剂预膜

缓蚀剂预膜的概念是在往气井里加入足量的缓蚀剂使金属壁能够充分与缓蚀剂接触并对表面壁形成保护，这样能够减少投入缓蚀剂。在第1次或者6个月以上没有加注缓蚀剂，就应进行缓蚀剂预膜的操作。准备好预膜的缓蚀剂在24 h以内全部加注到气井当中，在经过5 d以后需要对气井内局部管壁没有形成预膜的进行加注修补，以此同时开始加注正常的缓蚀剂量。气井经过缓蚀剂预膜处理形成预膜量的表达式(1)。

V=2.4D×L

(1)

式中V——预膜量，l；

D——管径，mm；

L——管长，km。

2.1.3 加注量

通过缓蚀剂室内的分析化验和现场评价来确定加注量和周期(见图1)，还要考虑气井类别(已投产井、未投产井及特殊气井)、井深、产气量和产水量等因素。缓蚀剂正常加注量及周期见表1，在研究区各个气井的情况不一样，要结合具体实际情况，按照表中的标准进行加注调整。

图1 加注工艺示意图

2.2缓蚀剂应用效果

目前研究区评价缓蚀剂使用的合理加注量和类型及其保护的效果的方法有3种：失量腐蚀挂片检测；在线腐蚀探针监测；缓蚀剂残余浓度分析。以下来分析一下3种方法的优势及缺点，3种方法能够相互搭配使用，能发挥出更好的使用效果。

失量腐蚀挂片检测：在实验室中，进行两组实验对比，相同的材质和质量两块样品，同一个腐蚀环境，一个是没有加注和另外一个是加缓蚀剂，在相同的时间内，同时取出样品进行清洗称重，把两组样品前后的质量各自相减得出损失量，将损失量除以时间得出腐蚀率，进而算得缓蚀剂的缓蚀率。

在线腐蚀探针监测技术的优点是能够快速准确的监测并且易操作，该技术能在气井采气作业的过程中，直接用电信号来测量腐蚀速度的实时变化值，通过变化值能及时反映出腐蚀的环境；该监测技术的电信号可以连接到常规仪器中，通过监测值能够监测到气井内的腐蚀环境情况，并对生产装置和加注的缓蚀剂进行调整，以达到最佳的生产及加注效果。

缓蚀剂残余浓度分析，第1种和第2种技术都是通过腐蚀速率的测量值来推算出其缓蚀率，但是缓蚀剂都是通过产出的水带回到地面，其产出水含有缓蚀剂的残余浓度，通过对残余浓度的检测，就计算出井中缓蚀剂的含量，这样就可以确定缓蚀剂是否对井管形成有效的保护。

2.3缓蚀剂质量关

缓蚀剂原料是合成的化学制品，为了确保其质量安全，需要对生产供应商的缓蚀剂进行抽样检测，检测的标准按照生产供应商提供的，严格把控质量关。在实际的现成应用过程中，需要对缓蚀剂的生产保质期进行查看，一旦超过保质期，坚决不能使用。

3 气井防腐的操作建议

气井防腐的工作是持续不断的过程，在气井生产运行中时，要对气井防腐进行有效的组织管理，建立责任落实到位的监督机制，对防腐的进行全面的跟踪，从方案制定到实施每一步都监督，弱出现问题可以随时调整变化，确保防腐工作有效性。

3.1气井井管腐蚀预测

通过气井所测的各项数据进行统计分析，建立其气井的腐蚀模型，该模型能够计算腐蚀的速度并能预测气井管壁的使用年限，这样能对新井的完井设计提供一些指导。改模型是建立在大量的数据(室内试验、现场分析、各种仪器的检测)基础之上的，数据越丰富，预测的结果越好[3]。

3.2建立监测网络

在气井从开采，到后期防腐一系列的工艺，其产量、气井的压力、产液量等井内的参数都在发生变化，缓蚀剂的类型、加注量也要发生变化。所以，通过腐蚀挂片、在线探针监测和缓蚀剂残余浓度分析3种技术来建立气井腐蚀监测网络。监测网络能及时了解气井的腐蚀程度，实时关注加注缓蚀剂后的效果，通过腐蚀监测网络可以及时调整缓蚀剂类型和分量，更科学的防腐，为气井稳产提供一定的保障。

4 结 论

对研究区气井井管进行防腐是系统工程，其过程涉及到生产开发的每一个环节，要早预防，早发现，早处理的工作方针，在气井开始投产前，就需要对气井管壁进行保护，重点防腐的是准备投产的新井和刚先换的井管的作为目标。

在实际的生产过程和实验室对气井腐蚀检测分析中，加注缓蚀剂是对气井井管防腐最有效最节约成本的。通过对每个气井的实际生产情况和腐蚀的程度及腐蚀的环境，进行选取合适的缓蚀剂进行加注，确保最佳效果。

在气井从开采，到后期防腐一系列的工艺，井内的参数都在发生变化，对应的缓蚀剂也要发生变化。即通过文中叙述的3种技术来建立气井腐蚀监测网络。监测网络能及时了解气井的腐蚀程度，实时关注加注缓蚀剂后的效果，通过腐蚀监测网络可以及时调整缓蚀剂量，做到科学的防腐，为气井稳产提供一定的保障。

[1] 张文钟, 高嵩, 战风涛. 环烷酸基咪唑啉类缓蚀剂的合成及缓蚀性能评价[J]. 广东化工, 2013(14): 56-57.

[2] 张志川, 唐和清. 油田腐蚀实例及腐蚀机理解析与控制技术[J]. 材料保护, 2004, 36(10): 39-41.

[3] 张爱社, 吝爱芳. 中原油田油系统腐蚀状况分析及对策[J]. 石油与天然气化工, 2002, 31(1): 41-43.

CorrosionandAnticorrosionTechnologyofNaturalGasWell

GUO Xuehui, LUO Jianbin

(Xi'anUniversityofPetroleum,Xi'an,Shanxi710065,China)

During the production and development of gas wells, we think corrosive media in natural gas can corrode the serious corrosion of the gas well tubing to undermine the tubing to affect the production. In view of the corrosion situation in the current area, the corrosion factors of the gas wells are analyzed. After the production process and laboratory research, the appropriate amount of corrosion inhibitor is the most effective and cost-effective anticorrosive material. Through the monitoring technology to form a monitoring network in real-time monitoring of gas wells, we can make a timely and effective adjustment of the filling program for gas wells corrosion and gas field stability to provide some guidance.

Anti-corrosion measures; Corrosion inhibitor; Filling

2017-06-15

郭学辉(1962-)，男，湖南人，教授级高级工程师，研究方向：油田腐蚀控制与污水处理技术、化学解堵与油气增产技术、提高采收率技术、油田化学剂应用技术等，手机：17782625101，E-mail：shiyougxh@163.com.

TE983

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.029