注水井腐蝕與保護(hù)

油田注水井中影響管道腐蝕的因素較多，如溶解的二氧化碳、氧氣、硫化氫、鹽類、菌類、污垢、溫度、流速等，不同性質(zhì)的注水井對(duì)管道的腐蝕程度不同，通常對(duì)油田注水井管道腐蝕分為三類：一是溶解氣體腐蝕，二是含硫化合物污水腐蝕，三是高鹽高鐵含量污水腐蝕。

一、注水井管道防腐技術(shù)

通過(guò)對(duì)注水井管道腐蝕原因和腐蝕機(jī)理的分析，有針對(duì)性地提出管道防腐技術(shù)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)注水井管道防腐技術(shù)大致分為三類：一是采取有效手段去除回注水中的腐蝕性物質(zhì)，從根本上防止腐蝕產(chǎn)生；二是更換注水井管道，換掉被腐蝕不能用的管道；三是改變管道材質(zhì)，通過(guò)防腐性材質(zhì)管道避免腐蝕發(fā)生。

氮化材質(zhì)管道防腐

變換注水井管道材質(zhì)是防腐最主要也是最能廣泛推廣的方法，針對(duì)注水井管道腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)多種材質(zhì)管道（主要包括常用的鎳淋鍍油管、滲氮油管、水井修復(fù)油管、鈦納米材質(zhì)油管、不銹鋼管道、改性玻璃內(nèi)襯管道、普通涂料管道等材質(zhì)）進(jìn)行試驗(yàn)。

根據(jù)各種類型管道的應(yīng)用效果對(duì)比分析，滲氮油管的防腐效果最好且副作用較小，滲氮油管由于采用了氮化工藝使得管道表面光潔、硬度較高，耐腐蝕性能良好。滲氮油管在注水井管道中防腐效果十分好，基本不存在點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，防腐效果是普通油管的多倍。由于氮化層表面滲氮的影響，腐蝕產(chǎn)物或反應(yīng)物在氮化膜表面吸附，形成一層有效的保護(hù)膜，可以很好地保護(hù)管道以避免進(jìn)一步腐蝕，防腐效果好，可以在注水井管道中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

增加緩蝕劑防腐保護(hù)

針對(duì)油田注水井的工藝特征，增加緩蝕劑是較好的防腐技術(shù)。根據(jù)油田實(shí)際特征和注水井回注水成分，進(jìn)行緩蝕劑篩選，增加緩蝕劑濃度（一般為30~50 mg/L），可以有效降低管道腐蝕速率從而提高管道使用壽命。

采用油套環(huán)空保護(hù)

（1）環(huán)空保護(hù)液保護(hù)技術(shù)。環(huán)空保護(hù)液保護(hù)技術(shù)主要是針對(duì)油田注水井管道外壁腐蝕嚴(yán)重而采用的一種防腐技術(shù)，對(duì)管道外壁防腐具有較好效果。在檢管作業(yè)時(shí)，進(jìn)行腐蝕環(huán)安裝，作業(yè)完成后大排量洗井，至井出口水質(zhì)穩(wěn)定為止，然后進(jìn)行管線固定和試壓，由套管反擠2%~5%環(huán)套空間防護(hù)液，開井進(jìn)行正常注水，油套環(huán)空加入微生物控制劑、殺菌劑、緩蝕劑等保護(hù)液，防止油套空間產(chǎn)生細(xì)菌、腐蝕物等物質(zhì)，控制和抑制管道腐蝕現(xiàn)象。

（2）陰極保護(hù)防腐技術(shù)。在油田注水井管道上應(yīng)用陰極保護(hù)短節(jié)，根據(jù)注水井管道腐蝕實(shí)際情況，在管道每一段連接相應(yīng)的短節(jié)，從而達(dá)到減少油套管腐蝕的目的。陰極保護(hù)防腐技術(shù)目前在注水井管道防腐應(yīng)用較少，防腐有效期一般只有1年左右，并且根據(jù)不同注水井需要采用不同的保護(hù)塊，保護(hù)短節(jié)安裝間距不一樣給廣泛推廣應(yīng)用造成不便。

二、提高防腐效果的對(duì)策

（1）防腐技術(shù)選擇要根據(jù)油田注水井工藝實(shí)際。根據(jù)注水井實(shí)際情況和油田經(jīng)濟(jì)效益現(xiàn)狀，選擇滲氮管道、不同的緩蝕劑、油套環(huán)控保護(hù)技術(shù)等進(jìn)行注水井管道防腐，或者將幾種防腐技術(shù)進(jìn)行綜合使用。

（2）加大投入和防腐技術(shù)研究。在現(xiàn)有防腐技術(shù)基礎(chǔ)上，加大注水井管道防腐投入和研究力度，提出進(jìn)一步提高防腐效果、降低防腐成本的防腐技術(shù)，進(jìn)而廣泛推廣運(yùn)用。

（3）加大日常檢查和管理力度。通過(guò)加大檢查頻次，對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)腐蝕的部位及時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)腐蝕效果衰退的及時(shí)增加緩蝕劑，對(duì)管道破壞嚴(yán)重的及時(shí)更換滲氮管道等，從整體上保證注水井管道的溫度，使管道良好、正常運(yùn)行 。

注水井是注入水從地面進(jìn)入油層的通道，井口裝置與自噴井相似，不同點(diǎn)是無(wú)清蠟閘門，不裝井口油嘴，可承高壓。井口有注水用采油樹，陸上油田注水采油樹多用CYB-250型，其主要作用是：懸掛井內(nèi)管柱；密封油套環(huán)形空間；控制注水和洗井方式（如正注、反注、合注、正洗、反洗）和進(jìn)行井下作業(yè)。除井口裝置外，注水井內(nèi)還可根據(jù)注水要求(分注、合注、洗井)分別安裝相應(yīng)的注水管柱。注水井可以是生產(chǎn)井轉(zhuǎn)成的或?qū)ｉT為此目的而鉆的井。通常將低產(chǎn)井或特高含水油井，邊緣井轉(zhuǎn)換成注水井。

注水井的井下管柱結(jié)構(gòu)、井下工具遵循簡(jiǎn)單原則。大多數(shù)情況下（籠統(tǒng)注水），注水井僅需配置一套管柱和一個(gè)封隔器，封隔器下到射孔段頂界50m處，對(duì)特定防腐要求的注水井，其管材應(yīng)特殊要求，且必要時(shí)，油套環(huán)空采用充滿防腐封隔液的方法加以保護(hù)。這種液體可以是油也可以是水，一般用防腐劑或殺菌劑進(jìn)行處理或另加除氧劑等。分層注水的井下管柱可按需設(shè)計(jì)。

多個(gè)注水井構(gòu)成注水井組，注水井組的注入由配水間來(lái)完成。在配水間可添加增壓泵，在井口或配水間可另加過(guò)濾裝置。一般情況下，在配水間或增壓站可對(duì)每口注水井進(jìn)行計(jì)量。

注水井是水進(jìn)入地層經(jīng)過(guò)的最后裝置，在井口有一套控制設(shè)備，其作用是懸掛井口管柱，密封油，套環(huán)形空間，控制注水和洗井方式，如正注、反注、合注、正洗、反洗。按功能分為分層注入井和籠統(tǒng)注入井；按管柱結(jié)構(gòu)可分為支撐式和懸掛式；按套管及井況分為大套管井、正常井和小直徑井。

依據(jù)油藏的構(gòu)造形態(tài)、面積大小、滲透率高低、油、氣、水的分布關(guān)系和所要求達(dá)到的開發(fā)指標(biāo)，選定注水井的分布位置和與生產(chǎn)井的相對(duì)關(guān)系（稱注水方式）。注水井井距的確定以大多數(shù)油層都能受到注水作用為原則，使油井充分受到注水效果，達(dá)到所要求的采油速率和油層壓力。注水井的吸水能力主要取決于油層滲透率和注水泵壓，為使油層正常吸水，注水泵壓應(yīng)低于油層破裂壓力。

注水井最大流動(dòng)壓力主要受地面設(shè)備條件和儲(chǔ)油層巖石破裂壓力的限制。儲(chǔ)油層巖石破裂壓力一般在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定, 也可以用經(jīng)驗(yàn)公式近似計(jì)算, 作為注水井最高流動(dòng)壓力的制約值。

(1) 威廉斯法

p_i = 0.023H_Zα (0.4274C - α) p_R

(2) 迪基法

垂直裂縫壓力:

p_i = (0.016 ～ 0.0227) H_Z

水平裂縫壓力:

p_i = CH_Z

式中:

p_i———注水井油層中部破裂壓力, MPa;

α———巖石破裂常數(shù), 一般取0.0325～0.0493;

C———上覆巖石壓力梯度, 一般取0.0227～0.0247 MPa/ m。

注水井最高流動(dòng)壓力, 一般不能超過(guò)巖石水平破裂壓力。按注水設(shè)備能力計(jì)算注水井最高流動(dòng)壓力:

式中:

p_iwf———注水井流動(dòng)壓力, MPa;

p_wh ———注水井井口壓力, MPa;

p_m ———油管中水流磨損壓力, MPa ( 井下溫度不太高時(shí)可查注水井油管中壓力磨損曲線)。 2100433B

1．水井啟動(dòng)壓力高，地層和注水壓力上升快

低滲透油藏注水井啟動(dòng)壓力可高到10 MPa以上，且容易在注水井周圍憋成高壓區(qū)，致使注水壓力很快上升，吸水能力大幅度下降。油田由于憋壓，使注水井地層壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原始地層壓力。注水井地層壓力升高，有效注水壓差減少，使注水量滿足不了油藏的開發(fā)需要。注水壓力升高，超過(guò)地層破裂壓力，還會(huì)造成油，水井套管變形損壞。

2．生產(chǎn)井見注水效果差，地層壓力和產(chǎn)量下降快

低滲透油藏生產(chǎn)井一般在注水半年后才開始見效，且注水效果遠(yuǎn)不如中高滲透油藏那樣明顯，壓力和產(chǎn)量只能穩(wěn)定不降或小幅恢復(fù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于投產(chǎn)初期水平。

《石油名詞》。