中國各大油田腐蝕情況介紹

1、油田腐蝕情況介紹在影響油套管腐蝕的諸多介質(zhì)中，CO2和H2S是最常見和最有害的兩種腐蝕氣體介質(zhì)，它們的作用會導(dǎo)致所謂酸性腐蝕(sourcorrosion)和甜腐蝕(sweetcorrosion)。在石油天然氣的開發(fā)過程中，油田主要存在的兩大腐蝕問題為：一種是主要以co2和h2s單獨(dú)造成的腐蝕即CO2腐蝕和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，另一種是以CO2+H2S+C1-等氣體和介質(zhì)共存的情況下造成的腐蝕，它們不僅給油田造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且往往帶來一些災(zāi)難性的后果，如人員傷亡、停工停產(chǎn)以及環(huán)境污染等。目前我國塔里木、長慶、四川、華北、江漢等的某些區(qū)塊主力油氣田均存在嚴(yán)重的CO2腐蝕,而且這些油田不少區(qū)塊

2、還存在更為嚴(yán)重和復(fù)雜的CO2+H2S+Cl-綜合腐蝕。1塔里木油田CO2腐蝕環(huán)境調(diào)研塔里木油田地處新疆塔克拉瑪干沙漠，油氣井多是4000m以上的深井和超深井，井下溫度、壓力和腐蝕介質(zhì)含量都很高，環(huán)境十分惡劣。因此勘探開發(fā)難度大、成本高，油田建設(shè)投資巨大。隨著油田的不斷開發(fā)生產(chǎn)，油田含水量持續(xù)上升，腐蝕問題將越來越嚴(yán)重。表1塔里木主要油氣田腐蝕因素統(tǒng)計表油氣田腐蝕組分含量地層co2(%)Cl-(104mg/L)H2S(mg/m3)溫度(C)壓力(MPa)牙哈23凝析氣田0.71.2101212014056桑南凝析氣田0.323.4610.3612.731151235359克拉2氣田0.60.74

3、0.057580.287110074迪那凝析氣田0.160.530.099777.234118139102111輪南油田0.059.448.3214.81231294952解放渠東油田0.082.3811.3414.971191266062塔中4油田0.216.64.4525.81051162540塔中16油田0.294.444.07419.451101173744塔中10油田0.468.140.1796.0181061174551哈得遜油田0.886.088.1718.221081165255Puckett-Ellenberger2815112.843.4Brown-Bassett50151

4、12.843.4塔中1號氣田2.494.210.36618.48716.932560（83號井3270）1281345163東河塘油田0.3824.925.8915.176.71501401434265輪古油田0.1511.796.67813.5619161231305862和田河油田0.081.685.4680.587.147024塔中6氣田0.833.756.85947.3049376001091194246Puckett-Ellenberger2815112.843.4Brown-Bassett5015112.843.4注：該表的數(shù)據(jù)統(tǒng)計的是各區(qū)塊己最具代表性的數(shù)據(jù)，并非全部數(shù)據(jù)。塔里木

5、油田，環(huán)境十分惡劣及復(fù)雜，包括高溫、高壓、CO2-H2S-Cl共存腐蝕環(huán)境、CO2-C1-共存腐蝕環(huán)境以及H2S-C1-共存腐蝕環(huán)境，見表1。從表1中可以看出，存在H2S酸性腐蝕環(huán)境區(qū)塊均同時含有CO2氣體，某些CO2含量較低的油氣井的環(huán)境可以看作是H2S、Cl-共存腐蝕環(huán)境，但這種情況很少見。表2塔里木輪南油田介質(zhì)環(huán)境介質(zhì)成分Cl-HCO-3SO24Mg2+Ca2+濃度200.61.20.10.6（g/L）條件溫度：60-150C,CO2分壓：10atm，流速：lm/s塔里木油田井下工況環(huán)境復(fù)雜還在于其介質(zhì)環(huán)境具有高的總礦化度、氯離子含量、CO2含量、鐵含量和低pH值。有很強(qiáng)的腐蝕性。以輪南

6、油田為例，其原始地層壓力在50MPa以上，溫度為120C左右，氯離子含量高達(dá)13x104mg/L，礦化度達(dá)2013x104mg/L左右，CO2分壓0.73.5MPa,見表2。這樣惡劣的腐蝕環(huán)境往往會對井下設(shè)備造成十分嚴(yán)重的腐蝕。根據(jù)塔里木油田高溫、高壓、co2-h2s-ci-共存腐蝕環(huán)境、co2-ci-共存腐蝕環(huán)境及水介質(zhì)參數(shù)種類與特征和已發(fā)生腐蝕破壞油管的腐蝕缺陷形狀與特點(diǎn)可以判斷,塔里木油田腐蝕的類型屬于在含co2-h2s-ci-/co2-C1-和地層水中的co2腐蝕。塔里木油田已存在較嚴(yán)重的co2腐蝕且已發(fā)生多次co2腐蝕失效事故，腐蝕類型以具有自催化加速發(fā)展特征的局部腐蝕為主,且腐蝕速

7、率很高,而均勻腐蝕則較輕微。腐蝕部位的形狀大多是點(diǎn)坑狀、溝槽狀以及具有平底銳邊的臺地狀等。油田腐蝕與結(jié)垢現(xiàn)狀調(diào)研表明：油田目前已存在較嚴(yán)重的腐蝕與結(jié)垢問題。大慶油田腐蝕環(huán)境調(diào)研大慶油田深層氣藏主要存在co2腐蝕，慶深氣田產(chǎn)出流體組分相當(dāng)復(fù)雜，一般主要成份為氮?dú)?、甲烷、二氧化碳、乙烷、丙烷、丁烷等，其產(chǎn)液量隨著開采時問及開采方式的不同而不同。深層氣井產(chǎn)液的礦化度較高，達(dá)到6000mg/L以上;產(chǎn)水類型為CaCl或NaCl型，Cl-含量較高；PH值均在7.0左右，呈酸性；深層產(chǎn)液含氧，其產(chǎn)液成分中離co2含量較高。大慶油田深層氣藏目前投入開發(fā)的主要是砂礫巖和火山巖兩類儲層。慶深氣川儲層埋藏深度大于

8、2500m,地層壓力、溫度較高，巖性復(fù)雜，產(chǎn)出氣中普遍含有CO2，試氣時一般含量在0.52.6%之問，生產(chǎn)過程中會發(fā)生一定變化。如升深2井在1996年投產(chǎn)初期CO2含量1.85%，到2003年CO2含量已升至5.36%。升深2井因井下管柱腐蝕嚴(yán)重，于2004年7月已實(shí)施報廢處理。從起出的油管分析，主要表現(xiàn)為局部腐蝕，內(nèi)表面腐蝕遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外表面，形成與氣流方向的溝槽，油管600m以上腐蝕嚴(yán)重，部分油管甚至已腐蝕成篩網(wǎng)狀。油管600m以下主要是均勻腐蝕，其絲扣腐蝕較嚴(yán)重。中原油田腐蝕環(huán)境調(diào)研中原油田自1989年采用氣舉采油，油井增產(chǎn)效果十分明顯，但隨著含水量的逐年升高，腐蝕也日益加劇，截至目前已多次

9、發(fā)現(xiàn)油管腐蝕穿孔和套管腐蝕泄漏現(xiàn)象，影響了油田的正常生產(chǎn)，年直接經(jīng)濟(jì)損失在千萬元以上。表3為該油田中文13-127井及其文13-257井的水質(zhì)資料情況分析，從樣品所在生產(chǎn)井的水質(zhì)情況知道，兩井高含水，且pH值較低，礦化度和Cl-,Ca2+、HCO、CO2含量高，會對碳鋼造成較強(qiáng)的腐蝕。且對中原油田氣舉井套管、油管的腐蝕結(jié)果進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)失效主要是由于油井高礦化度產(chǎn)出水中CO2腐蝕作用的結(jié)果。說明該油田以CO2腐蝕為主。表3樣品所在生產(chǎn)井的水質(zhì)情況mg/L井號產(chǎn)液量含水(%)溫度總礦化度(xlO)甘+K*2+crX10長慶油田腐蝕環(huán)境調(diào)研長慶油田位于陜甘寧盆地，自70年代開發(fā)以來，已先后建成了

10、近2500口油井及300口氣井。由于陜甘寧盆地屬多層性大型自流水盆地，下白晉系洛河宣君組分布范圍廣，產(chǎn)水量高達(dá)每天10000m3，自流量每)HCOpHg文13-12721803516.6507291225770410.136594626.5136文13-2571394351SJ.666679625046310.6170982666.516710天2000m3,壓力6-7MPa,水質(zhì)主要是Na2S04及CaCl?水型，還含有SO42-、CO2、H2S、Cl-、SRB（硫酸鹽還原菌），總礦化度很高，氣井平均地層溫度為104C,壓力在30Mpa左右，在這種高溫高壓條件下，體系的腐蝕將非常嚴(yán)重。如此惡

11、劣的腐蝕環(huán)境造成長慶油田油套管柱的嚴(yán)重腐蝕。從長慶腐蝕特點(diǎn)來看，油管多發(fā)生內(nèi)壁腐蝕；從腐蝕環(huán)境來看，腐蝕主要由具有CO2、H2S、Cl-、SRB和高溫高壓高流速聯(lián)合作用引起的腐蝕。由于上述腐蝕特點(diǎn)，油管在使用過程中的腐蝕問題非常嚴(yán)重，每年都有大批油管腐蝕穿孔。至1996年底，已有502口井損壞，平均壽命6-7年，而且以每年7-10%的損失率逐年增加。表4為長慶油田提供長慶油田模擬腐蝕環(huán)境：表4長慶油田模擬腐蝕環(huán)境腐蝕介質(zhì)成分NaHCQNaxSqCad?含量（g/L）0.20.215.632實(shí)驗(yàn)條件溫度：60C，CO2分壓：0.1MPa,流速：1m/S,含水100%或含水80%、含原油20%5四

12、川氣田腐蝕環(huán)境調(diào)研含硫化氫天然氣在全球分布廣泛。我國目前已在四川、渤海灣、鄂爾多斯、塔里木和準(zhǔn)噶爾等含油氣盆地發(fā)現(xiàn)了含硫化氫天然氣。其硫化氫含量變化區(qū)間很大，從微含硫化氫到天然氣中硫化氫含量占92%以上。四川氣區(qū)70%的井生產(chǎn)的天然氣都含有硫化氫和二氧化碳。由于產(chǎn)層壓力高,H2S和CO2的分壓也高，一般均達(dá)到酸性天然氣界線。因此，含硫氣井一般也為酸性天然氣井。四川氣田中CO2-H2S共存氣田的腐蝕具有多樣性，因氣藏的介質(zhì)含量，凝析油田產(chǎn)量，Cl-含量不同。下表為部分四川氣田中CO2、H2S共存氣田的腐蝕性環(huán)境情況：以四川磨溪?dú)馓锾烊粴饩赂g的數(shù)據(jù)為例：井中H2S含量為1.66%2.35%,C

13、O2含量為0.36%0.89%。少量地層水含有CO?、H2S、Cl-,單井日產(chǎn)水為0.13m3/d,地層水中Cl-50000120000mg/L,礦化度為69630222800mg/L。井深約2700m,所用油管為日本NT-80SS抗硫油管。該氣田自1994年3月正式投入開發(fā)后，氣田地下管串及地而集輸系統(tǒng)受到嚴(yán)重腐蝕,導(dǎo)致油管斷裂,油嘴、針閥被刺,水套爐、輸氣支線經(jīng)常堵塞,集氣干線超壓,清管頻繁,嚴(yán)重危及氣田安全生產(chǎn)。氣田在試生產(chǎn)的頭三年里就有10余口井油管因腐蝕而穿孔或斷裂落入井底,更換腐蝕穿孔的油管達(dá)數(shù)千米,斷落于井內(nèi)的油管有1600多米無法打撈。腐蝕發(fā)生在油管柱下端約2000m以下的積水

14、段，2000m以上未見任何腐蝕。腐蝕產(chǎn)物主要是硫化鐵和少量的氯化鐵。研究發(fā)現(xiàn),腐蝕以電化學(xué)腐蝕和H2S腐蝕為主,兼有CO2、硫酸鹽還原菌(SRB)等腐蝕。表5四川部分氣田CO2、H2S和地層水含量表酸性氣體H.S(如)co.(E)cr(mg/L)礦化度臥龍河大天池陽高寺Tij5iC63.6583.17091.9371.1195*17425.32250.39228.1049228412986030352CaChCaCkCaCb0,3922.68050.49Ty：Pin?00,0582.45110,490019736MgCb033.892.25418.09739.94196.863Piz腐蝕環(huán)境吉

15、林油田屬于低滲透、象越來越突出。腐蝕、結(jié)垢6吉林油田中壩g現(xiàn)2911645874CaCkCaCh48.1076.686.326油田，隨33525CaCk36.839著開發(fā)時間的延長，注采系統(tǒng)逐年升高,地層壓力逐漸降低，注水井欠注嚴(yán)重，地層能量不足;油井綜合含水逐年提高，產(chǎn)量遞減迅速，已嚴(yán)重影響了油田正常生產(chǎn)。表4為吉林乾安油田大情字油田侵蝕性物質(zhì)分析結(jié)果，結(jié)果表明，乾安油田大情字地區(qū)雖處于開發(fā)的初期，但油田產(chǎn)出水成份復(fù)雜，為高硬度，高礦化度，結(jié)垢型水質(zhì)，有少量CO2和H2S腐蝕性氣體；同時，有較高的HCO3，C1-,并有一定的負(fù)硬度，易產(chǎn)生垢下腐蝕；給井下采油設(shè)備帶來了嚴(yán)重的腐蝕破壞和結(jié)垢。表

16、6吉林乾安油田大情字油田侵蝕性物質(zhì)分析結(jié)果JI-號raa2-33-1心264-3180=3184=2721IOO-21104=19pH愷7.57=4氐27.57.77.97.6110亡蒸尷殘程I6&03.520003,B11796.S21156.22025514239=715276Mg1*10,777.BBZ7琨4%29,229,4253.7216-402I6l4204.43Z1104,2F古341.73.Ba6826.45-6ZRS13.6Na+K*6781=0757a04710-0BOIO.O779545Boao6117.5crH6Ba09IB7.S5420.9B635=09430,072

17、06-5840a0soj2Wl02650,0400l03500-01750,0240-0IJOlOHCOJ1512.8366l020130I220b0915-01708-0793.0NOJ=OlO=ao496.00=00,0總理度mmoUL3h5617.207.6015.60IX204.007.60非碳醴鹽硬度加mMl.0.0011.20aooaooaooaoo0,00碳戰(zhàn)鹽硬度nmnkL3=56aoo7.6015.6013.204.007.60ftL度mmoilL24.806l0035,002aooIS002fiBWI3h00:卷化硅230i01150ioao10ao80.075.0B5=0硫化寶24.8931.7B5&214.0822.440l56I0lOK13.94乩1546.4310,4562.465a56S3.2fi7K2121.566S-4125.236.1吉林乾安大情字油田產(chǎn)出水及集輸管網(wǎng)氷相水質(zhì)礦化度高，總匚SRB,25001/50250095礦化度達(dá)到2.1x104mg/L屬于氯化鈣結(jié)垢型水質(zhì)，堿度較大，而且出1現(xiàn)了負(fù)硬度；水中氯離子含量高，達(dá)4000mg/L9400mg/L。同時還含有較高的硫酸根離子。是引起油井及管網(wǎng)結(jié)垢的主要原因。6.2油井產(chǎn)出水中含有較高濃度的侵蝕性離了(C1-,HC03-