采油厂注水井防腐防垢技术研究

2022-10-06

1 腐蚀结垢影响因素分析【1】

1.1 腐蚀速率测试

为了考察分析蟠龙采油厂注水井腐蚀结垢情况, 进行了室内试验。采取室内挂片的方式, 选用碳钢J55钢片, 挂片尺寸50×10×3×Φ6mm, 表面积1360mm2, 并根据蟠龙采油厂注水层温度范围33-38℃, 选取40℃作为评价温度。

测试结果显示:蟠龙采油厂注入水腐蚀性强, 对碳钢的腐蚀速率大于0.254mm/a, 属于极严重腐蚀 (根据NACE标准RP-0775-91对腐蚀程度的规定) ;并且注入水存在严重结垢问题。

1.2 水质分析

为分析导致蟠龙采油厂注入水腐蚀性强和结垢的因素, 对注水井注入水水质进行测试分析, 结果见表1。

测试数据显示:水的PH值介于6.8左右, 略微偏酸性, 水质指标的含铁、含硫、矿化度、悬浮固体含量及细菌全部超过注水水质标准要求。其中矿化度高、含硫及细菌数量高等是导致蟠龙采油厂注水井管道腐蚀的根本原因。

1.3 水的化学成分分析

根据SY/T5523-2000《油气田水分析方法》对注入水的化学成分进行了测试分析, 测试数据见表2。

测试数据显示:蟠龙采油厂水质为氯化钙型, 总矿化度高。水中存在钙、镁等成垢阳离子及碳酸氢根、碳酸根、硫酸根等成垢阴离子, 特别是钙离子含量较高, 最大可达3407mg/L, 说明蟠龙采油厂注入水中具有生成无机盐结垢的条件。

2 控制方法研究

根据蟠龙采油厂的垢样的化验结果及考虑其他情况, 可以将这个采油厂注水腐蚀结垢的因素总结为以下几点:矿化度高、含硫、细菌及成垢离子。在之前试验的接触上结合影响采油厂注水腐蚀结垢的因素可以设定以下的方案, 即通过向水中投加缓蚀阻垢剂、除硫剂、杀菌剂, 这样可以控制水样的腐蚀结垢性质, 从而达到综合防腐防垢的目的。

2.1 缓蚀阻垢剂的筛选

根据前人的研究结垢, 选取PAPE、HEDP、PAA三种药剂为缓蚀阻垢复配剂, 因为这三种药剂均无毒无害、易溶于水, 并且都有较高的缓蚀、阻垢效果。根据相关的实验发现以下几个现象, 复配缓蚀剂中PAPE与HEDP的质量比为1:2, 浓度分别为30mg/L和60mg/L时, 油田注入水的腐蚀率可以达到标准。根据以往学者的研究可以发现, 当PAPE、HEDP、PAA质量比为3:2:5, 复配阻垢剂浓度为28mg/L时, 阻垢率可以达到最优。

2.2 除硫剂的筛选

根据油田除硫实验的实际情况, 同时为了达到油田回注水中硫化物含量达到行业标准, 在加入除硫剂Fe Cl3/PAC中Fe Cl3与PAC浓度为105m g/L和15mg/L, 或H2O2/PAC中H2O2与PAC浓度为18mg/L和60mg/L。表3为除硫剂与缓蚀阻垢剂的配伍性能比较。

加入除硫剂后会增加油田回注水系统的腐蚀, Fe Cl3/PAC和H2O2/PAC均对系统有一定的腐蚀性, 分别使系统腐蚀率增加6.10%和17.89%。

综上所述, 本研究采用Fe Cl3/PAC作为蟠龙采油厂注入水的除硫剂, Fe Cl3/PAC中的Fe Cl3与PAC浓度为105mg/L和15mg/L时, 可以使剩余硫化物含量达到出水标准。

2.3 杀菌剂的筛选

为去除水中细菌, 进行了多种杀菌剂的筛选, 并对筛选出的杀菌剂进行了复配, 综合性能及成本考虑, 采用戊二醛/1227作为油田注入水杀菌剂。

3 效果评价

根据前面室内研究及结果分析, 在蟠龙采油厂四个区块均使用投加缓蚀阻垢剂PAPE/HEDP/PAA (质量比2.5:5:1) 浓度85mg/L, 除硫剂Fe Cl3/PAC浓度120mg/L (其中Fe Cl3与PAC浓度分别为105mg/L和15mg/L) , 戊二醛/1227 (质量比1:2) 25mg/L时, 缓蚀率、阻垢率、杀菌率分别为92.72%、98.21%、100%, 剩余硫化物浓度为1.84mg/L, 均达到油田行业水质标准。

4 结语

(1) 通过调查分析与室内研究, 确定了蟠龙采油厂注入水中矿化度高、含硫、细菌及成垢离子是导致注水井管道、井筒腐蚀结垢的主要原因。

(2) 根据缓蚀阻垢剂、除硫剂及杀菌剂的试验研究表明, 三种药剂均可使蟠龙采油厂注水井的腐蚀结垢得到有效控制, 但是三种药剂复配时效果更好。

摘要：延长油田蟠龙采油厂的注水井基本上都是通过油井转注而实现的注水开发。注水区块为下坪区、贯屯区、王庄区、沙则沟区, 注水层位为长2、长4+5、长6, 水驱控制面积32.52km2, 水驱控制储量1425.06×104t, 注水区控制面积占开发动用面积的51.6%, 水驱控制储量占动用储量61.66%。蟠龙采油厂注水井腐蚀结垢严重, 管道、井筒频繁出现腐蚀穿孔, 井筒多处漏失, 管柱结垢导致注水流量不足, 严重时注水压力上升, 甚至造成水井封堵现象, 注不进水。

关键词：采油厂,注水井,防腐防垢,技术研究