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  2. 國內某氣田氣井生產與防腐蝕的一體化管理
    2023-07-26 15:53:35 作者:韓東興,任正城等 來源:腐蝕與防護 分享至:

     

     

     

    腐蝕是氣井油、套管在使用過程中伴隨存在的主要問題,也是影響氣田安全開采的制約性因素,失效統計分析表明,氣井油管70%的失效與腐蝕相關。針對井筒腐蝕問題,國內外主要采用優選管材、降服役環境低氧含量,添加緩蝕劑、內襯防腐等。

    國內某氣田氣井的主要腐蝕防護措施是周期性加注緩蝕劑。氣田進入生產中后期,氣井的壓力與產能下降,用于增產和腐蝕防護的工藝措施和化學助劑都需要配套實施。

    為此,技術人員調研了部分氣井的服役情況,對這類氣井的增產措施和腐蝕防護措施進行了合理規劃,精益管理,降低措施間的干擾,以期保證氣井安全運行和高效生產,實現氣田高質量發展。

    1

    氣井現狀

    氣田開發進入中后期,地層壓力下降,邊水推進、底水上升。氣藏出水后,水會分割氣藏,形成死氣區,降低氣相滲透率,而氣體在地層和管柱內流動時的阻力增大,氣井產量迅速下降,縮短自噴期,提前進入遞減期,降低了氣井的采收率。地層水中含有Cl-等腐蝕介質,呈兩相或多相流,形成有利于CO2/H2S腐蝕的環境,會對井筒、地面管道和設備造成腐蝕。因此,氣井的增產措施與腐蝕防護措施需要同期開展。

    腐蝕概況

    歷年腐蝕因素統計分析結果顯示,氣田H2S氣體平均含量低于0.01 g/m3,CO2氣體平均含量低于2%,屬于微含硫,中低含CO2氣藏,如表1所示,腐蝕類型是高礦化度體系下的酸性氣體輕微腐蝕。

    表1 氣井主要腐蝕因素的監測結果

    開展了116井次/69口井腐蝕檢測,覆蓋氣田全部重點腐蝕因素監測氣井,測得氣井最大腐蝕速率為0.063 mm/a,如表2所示,總體低于油氣田腐蝕控制標準要求。

    表2 氣田井筒的腐蝕速率監檢測結果

    氣井生產情況

    該氣田自2001年底開發至今已連續生產20年,2016年進入遞減期,自投產以來液氣比始終為0.1~0.4 m3/104 m3,但是隨著生產年限的增加,其地層壓力逐漸呈下降趨勢,氣井的攜帶能力也隨之下降,如表3所示。

    表3 氣田地層壓力下降情況

    為提高氣井的生產效果,氣田根據生產狀態將氣井劃分為自然生產、措施生產、間歇生產、停產四類,其中,措施生產井占比達60%,如表4所示。

    表4 氣田A區塊的氣井生產狀態統計結果


    2

    干擾原因分析

    根據井型分類,氣田會同時使用油溶性緩蝕劑與水溶性緩蝕劑,但是隨著氣田中后期的生產需求,會加入各類泡排劑,兩者間缺乏深度配伍性研究,一旦藥劑間性能不匹配或使用不當就會發生相互干擾,這兩種藥劑的能效均會受到影響。柱塞氣舉等機械排水措施由于自身結構、工作原理,對井筒光滑度、井內介質均有一定技術要求。且氣田隨著接續區塊的滾動開發,新投氣井短時間內壓裂液返排不徹底,也會直接影響緩蝕劑的應用。

    01

     

    化學助劑間的干擾

    緩蝕劑與泡排劑是兩種功能不同的化學助劑。緩蝕劑受介質環境、金屬表面狀態及其他表面活性組分的競爭吸附等眾多因素的影響很大。泡排劑則是由一種或多種表面活性劑及其他添加劑組成的復配體系。加入不同泡排劑對緩蝕劑的性能有非常大的影響,配伍性好、適當用量的泡排劑可促使緩蝕劑形成氣泡,自發徑向運動,并在金屬表面形成一層致密的吸附膜,促進緩蝕劑成膜作用,強化CO2吸收效果,提升緩蝕劑的能效。反之則兩者的使用能效同時會受影響,甚至在井筒內形成污垢。

    緩蝕劑尚未在井筒內徹底完成全吸附成膜功能前,若大量泡排劑瞬間加入,泡排劑就會在井筒內反應并將緩蝕劑一并攜帶出井筒,嚴重影響其防護功效。由于緩蝕劑密度略低于水,在泡排劑完成攜液任務后加入緩蝕劑,則可以使之順利達到井筒底部,完成管柱末端成膜作用,提升防護效果。

    02

     

    助劑與機械措施間的干擾

    氣田大規模推廣柱塞氣舉等增產措施,20%以上的氣井安裝了這一系統。柱塞舉升相當于沖程很長的氣動泵,油管作為泵筒,柱塞作為活塞,利用本井氣或補充氣源把柱塞連同液柱一起從井底舉升到地面。整個柱塞系統要求油管內徑一致且光滑暢通,如果油套管內添加黏性化學劑會增加舉升過程的阻力,影響排水效果。

    另外,柱塞氣舉系統管道出口由一個薄膜閥控制,極易由于黏堵而失效。在現場應用的過程中,90%薄膜閥的失效都是由黏性化學試劑造成的。因此,選擇應用緩蝕劑時,需要充分考慮黏度對柱塞措施的影響,結合現場試驗結果確定緩蝕劑的黏度。

    03

     

    新井反排不徹底的污染作用

    氣田新建氣井采用陶粒、石英砂支撐劑、壓裂液體系包括低濃度胍膠、VSW、生物膠、EM50等,稠化劑包括聚合物、植物膠等。現場返排過程,雖然基本能夠遵照壓裂返排制度執行,但7~20天內僅能排出淺層壓裂液,深層壓裂返排液短時間內不能得到有效返排。若新投產氣井在較長時間段內未生產,井內會積存大量壓裂液,或在初期生產過程中不斷有深層壓裂液涌出,污染了井筒環境,影響井筒內緩蝕劑的使用效果。

    04

     

    頻繁更換緩蝕劑種類的影響

    結合以往氣田緩蝕劑使用效果,經過現場多年比選應用,季銨鹽咪唑啉類緩蝕劑的防腐蝕效果好,負面影響少。但氣田緩蝕劑目前采用集采模式,氣田氣水質特征與緩蝕劑性能評價結果不能緊密結合,未對緩蝕劑提出針對性較強的技術要求,這使得緩蝕劑的采購門檻較低,各類符合標準要求的緩蝕劑基本都能使用。且采購過程中,既未對緩蝕劑的分子構成和基本性能進行要求,也未對緩蝕劑選型、用量作詳細區分。這大大增加了緩蝕劑與其他化學助劑發生互相干擾,能效下降的風險,也容易造成部分緩蝕劑供給不足或過剩,形成資源浪費。


    3

    生產防腐一體化管理措施

    01

     

    規范緩蝕劑性能技術標準

    針對目前緩蝕劑與泡排劑、柱塞等排水采氣措施的供給、應用現狀,為了更好適應現場,協調好氣井生產與腐蝕防護的技術沖突,發揮各自的最佳功效,氣田應利用以往現場緩蝕劑評價試驗結果,結合相關標準、規定,總結現場適用的緩蝕劑類型,并進一步細化符合現場使用的緩蝕劑基本性能標準,以作為市場采購的技術依據。從源頭保證入井的緩蝕劑不與泡排劑、柱塞氣舉等排水采氣措施發生沖突。同時,采用生產廠家直供現場模式,減少中間領取、配送、存放環節,避免緩蝕劑因長期存放或保管不當產生的失效情況,提升使用效率。

    02

     

    優化加注模式、制度

    按照氣井的氣、水產量,井筒腐蝕程度,生產情況,現場加注工藝4個主要方面,緩蝕劑加注制度由原先的“首次預膜,少量、短期、站內推送補充”模式調整成“首次預膜,周期井口加注”。

    主要做法是根據氣井主要生產層位,結合氣井氣水質分析,井深結構,腐蝕監、檢測結果、對氣井劃分類型,精益管理。同時利用各生產區塊配備的泵車,改變以往站內管線推送模式,采取井口直接加注,降低緩蝕劑損耗,提升利用率。對于新投氣井,則密切跟蹤新井的氣、水質變化,完成首次氣井預膜后,根據氣井交接、投產時間間隔以及液量變化,及時進行排液處置,之后再次預膜以強化防護效果。

    03

     

    協調現場管理

    隨著氣田開發時間的推移,柱塞氣舉、井下節流器、井下渦流工具等氣井增產措施的應用范圍將不斷擴大,各類在氣井井筒開展的試驗也越來越頻繁,這些項目會對井內介質、環境提出要求。因此,現場在執行緩蝕劑加注制度時,需要與此類氣井試驗要求緊密結合,規避開氣井試驗開展時間段,提前或推后完成預膜、補加處理。


     



    結論

    (1) 明確設定緩蝕劑現場應用指標,規范化學藥劑的市場引進、推廣應用程序,形成現場藥劑的領取、配送、保存、加注環節的全鏈條閉環管理,保證入井藥劑質量合格、措施有效。

    (2) 在緩蝕劑、泡排劑型號不固定的運行現狀下,組織開展兩種藥劑的配伍性分析評價,對防止兩種藥劑之間互相干擾降低能效,科學制定緩蝕劑、泡排劑加注制度具有重要指導意義。

    (3) 隨著柱塞氣舉等增產措施的持續推廣,這些措施對井筒介質、環境提出了新的技術要求,因此在制定緩蝕劑的加注制度前需要充分與機械排水采氣技術要求相結合。防止氣井攜帶的機雜、泥沙、其他化學助劑等與緩蝕劑在井筒內形成污垢,影響氣井防腐及增產效果。

    (4) 緩蝕劑加注制度需要根據氣田開發狀態動態調整。全面考慮氣、水介質特性、入井藥劑之間及井內介質的配伍性,氣井各類技術措施的附屬要求,結合環境、工況,系統分析制定的加注制度,針對性指導現場操作。

     

     

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