現(xiàn)場(chǎng)制氮:巴西連續(xù)油管作業(yè)好方案
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[時(shí)間:2009-11-18 《石油與裝備》 關(guān)注度:0]
摘要: 現(xiàn)場(chǎng)制氮往往含氧高達(dá)5%,在井底使用這種氮?dú),并泵入完井鹽水和酸會(huì)嚴(yán)重腐蝕連續(xù)油管,堵塞井底鉆具組合。實(shí)驗(yàn)室、場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,合適的抗腐蝕劑和濃度能控制連續(xù)油管腐蝕,而有機(jī)溶劑是最好的抗腐蝕劑。
關(guān)于氮?dú)庾鳂I(yè)及腐蝕問題
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現(xiàn)場(chǎng)制氮往往含氧高達(dá)5%,在井底使用這種氮?dú),并泵入完井鹽水和酸會(huì)嚴(yán)重腐蝕連續(xù)油管,堵塞井底鉆具組合。實(shí)驗(yàn)室、場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,合適的抗腐蝕劑和濃度能控制連續(xù)油管腐蝕,而有機(jī)溶劑是最好的抗腐蝕劑。
關(guān)于氮?dú)庾鳂I(yè)及腐蝕問題
氮?dú)庑蘧?處理衰竭井時(shí),一般用連續(xù)油管泵酸性增產(chǎn)劑到特殊地層。有時(shí)把氮?dú)饧拥叫蘧褐,確保靜壓力低于油藏壓力。在含氯化物的完井鹽水和酸液體系中使用含氧5%的氮?dú),足以使連續(xù)油管腐蝕,井底鉆具組合被堵塞,導(dǎo)致作業(yè)停止。
腐蝕 腐蝕過程一般是在腐蝕環(huán)境中發(fā)生的金屬表面非均勻電化學(xué)反應(yīng),可認(rèn)為是金屬氧化反應(yīng),金屬扮演還原劑,氧化劑提供電子。由于金屬表面缺失電子,使金屬材料降解。
均勻腐蝕 均勻腐蝕通常發(fā)生在成分和微觀結(jié)構(gòu)與腐蝕環(huán)境均勻接觸的金屬表面。一般情況下,溫度升高腐蝕加速。溫度增加50℉時(shí),反應(yīng)速度指數(shù)倍增加。在水溶液中,溫度增加減少含氧量,導(dǎo)致腐蝕。腐蝕試樣或者超聲波試驗(yàn)可準(zhǔn)確地評(píng)估腐蝕速率和管子工作期限。這是惟一的損耗金屬、使其重量減輕的腐蝕形式。
腐蝕現(xiàn)象的觀察 連續(xù)油管腐蝕沿金屬表面均勻分布,基本或者根本沒有點(diǎn)狀滲透。這是最輕的腐蝕。然而,用腐蝕后的連續(xù)油管泵液體,井底鉆具組合被堵塞,主要是因?yàn)槭褂昧他}水和酸混合液。腐蝕環(huán)境中存在氯化物會(huì)加速點(diǎn)狀腐蝕。點(diǎn)狀腐蝕剛開始時(shí)較慢,一旦形成,自動(dòng)催化反應(yīng)就會(huì)在連續(xù)油管中自持。因?yàn)殂t往往為腐蝕槽繼續(xù)腐蝕提供很大的可能性。雖然點(diǎn)狀腐蝕只影響金屬表面的一小部分,但可引起連續(xù)油管壁厚快速變薄,產(chǎn)生裂縫、滲漏和應(yīng)力集中點(diǎn),導(dǎo)致管子裂縫或者損壞。
在陽(yáng)極區(qū),鋼氧化產(chǎn)生點(diǎn)狀腐蝕,形成Fe+2、Cr+2和Ni+2離子,產(chǎn)生了多余的正電荷,引起點(diǎn)狀腐蝕區(qū)內(nèi)的氯離子轉(zhuǎn)移以補(bǔ)償電荷,導(dǎo)致鹽水和 FeCl2濃度增加。鹽水解后,產(chǎn)生HCL(H++CL-)。離子增加意味著PH值下降,因?yàn)樾纬傻腍CL開始腐蝕金屬,加速了腐蝕過程。由于后來的FeCl2+配方,再次水解,使腐蝕過程連續(xù)。
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和腐蝕研究
連續(xù)油管材料:改型ASTM-606-4型高強(qiáng)度低合金鋼。
流體體系:3%的KCL鹽水+5%醋酸+7%甲酸。
氣體:含氧高于5%的氮?dú)饣旌衔铩?nbsp;
抗腐蝕劑(CI):使用和不用抗腐蝕劑兩種情況試驗(yàn)。各種抗腐蝕劑代碼:
·CI-1=咪唑啉-乙氧基化烷基酚磷酸鹽有機(jī)抗腐蝕劑
·CI-2=萘和乙基苯(或者有機(jī)混合物)混合物抗腐蝕劑
·CI-3=陽(yáng)離子有機(jī)酸抗腐蝕劑
·CI-4=咪唑啉、表面活性劑和有機(jī)酸混合物抗腐蝕劑
·CI-5=有機(jī)溶劑
·CI-6=氧化高剪切、高溫有機(jī)抗腐蝕劑
·CI-7=酒精和酸性溶劑混合物抗腐蝕劑
·CI-8=酒精和四元衍生物酸性混合物抗腐蝕劑
·CI-9=四元胺聚合物
·CI-10=磷酸鐵螯合劑
井下條件:在Ofite 高溫高壓過濾器中產(chǎn)生如下環(huán)境:溫度230℉;壓力400psi,含氧5%,含氮95%的氣體。
只把腐蝕試樣的潮濕面浸在試驗(yàn)流體中。在整個(gè)腐蝕研究期間,金屬試樣全部浸在試驗(yàn)流體中。最后,定性和定量測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果,以毫升/年和磅/平方英尺/次測(cè)量腐蝕速率。
試驗(yàn)過程是:連續(xù)油管試樣被浸入每種抗腐蝕劑混合物中兩次,并放入空塑料杯內(nèi);在整個(gè)腐蝕期內(nèi)把鋼試樣放進(jìn)盛有含抗腐蝕劑的3% KCL鹽水塑料杯內(nèi),在230℉溫度下試驗(yàn)18小時(shí);用5%醋酸-7%甲酸體系浸泡試樣6小時(shí)研究;在耐腐蝕性酸中浸入樣品兩次,研究期間把樣品放在空塑料杯內(nèi)。
第二套腐蝕試驗(yàn)是把試樣放在耐腐蝕酸中6小時(shí)。
鋼試樣放到腐蝕槽中后,密閉,排凈空氣。用含氧5% 的氮?dú)饣旌衔锬M現(xiàn)場(chǎng)氮?dú),給腐蝕槽加壓到400psi,放在230℉高溫中。到試驗(yàn)時(shí)間后,冷卻電解槽,釋放壓力,取出樣品,用蘇打粉中和水洗。給試驗(yàn)樣品照相并記錄表面條件,再砂磨、清潔、干燥、稱重,估算點(diǎn)狀腐蝕表面積,比較最終和初始重量確定每種液體環(huán)境下的腐蝕速率。
實(shí)驗(yàn)室腐蝕研究:在10種抗腐蝕劑混合物中試驗(yàn),記錄均勻和點(diǎn)狀腐蝕速率。用含氧5%的氮?dú)饣旌衔、溫?30℉、壓力400psi、3%KCI鹽水,在固定腐蝕槽中試驗(yàn)6小時(shí),提供更詳細(xì)的抗腐蝕劑濃度、混合物和結(jié)果,并為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇性能最好的抗腐蝕劑,通過場(chǎng)地試驗(yàn)確定滿足作業(yè)極限的注入量。
場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)、平臺(tái)試驗(yàn)
通過連續(xù)油管泵送氮?dú)饣旌衔飼r(shí),注入抗腐蝕劑可形成免受腐蝕的內(nèi)部膠膜,同時(shí)記錄CI注入量。最好的抗腐蝕劑是有機(jī)溶劑。因?yàn)樗滋幚、無毒、取材方便、經(jīng)濟(jì)適用,而且不是混合產(chǎn)品。
用5桶5%HCL浸泡管柱和井下鉆具組合3天。在注入大量和少許氮?dú)鈺r(shí),都觀察到少量銹和腐蝕物留在井下鉆具組合上,但沒有堵塞。
用地面安裝好的定向鉆具組合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在氮?dú)夂涂垢g劑注入點(diǎn)后的處理管線上安裝放連續(xù)油管試樣的小盒。由此,作業(yè)人員不必從井中起出鉆具組合,就能檢查井中連續(xù)油管和鉆具組合條件及樣品。不用抗腐蝕劑或用不合適的配方時(shí),即使鋼試樣在地面溫度,仍然觀察到腐蝕。
在Merluza 平臺(tái)的五口井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),包括用連續(xù)油管泵送純氮和混合氮以及5%醋酸和7%甲酸混合物。盒子中的樣品幾乎沒有腐蝕,也沒有堵塞井底鉆具組合。完成5口井施工后,觀察到連續(xù)油管上腐蝕率很低。
實(shí)驗(yàn)室、場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明,制氮產(chǎn)生的腐蝕環(huán)境用合適的抗腐蝕劑和濃度及其操作規(guī)程能控制在可接受的水平,F(xiàn)場(chǎng)制氮仍是巴西連續(xù)油管作業(yè)有效而經(jīng)濟(jì)適用的方案。制氮代替液氮罐可減少設(shè)備和工作量,節(jié)約成本和平臺(tái)空間,使井更快地投產(chǎn)。