油气井高温高压CO_2/O_2腐蚀研究进展

油气井中产生的高温高压CO2/O2环境会对钢材产生严重的腐蚀。综述了高温高压CO2/O2腐蚀的机理,介绍了影响CO2/O2腐蚀的主要影响因素及作用特点。     

CO2，N2与蒸汽混合增效作用研究

尽管多元热流体热采技术在海上应用中取得了显著效果,但对其中C02,N2与蒸汽等组分混合增效作用的认识尚不清楚。通过室内岩心模拟实验,研究了不同注入温度条件下注入相同热量时4种方式（蒸汽、蒸汽＋CO2、蒸汽＋N,蒸汽＋C02＋N2）的驱替效果。实验结果表明：在300℃条件下,蒸汽＋C02驱替效果最好,阶段采收率可达57．7％：其次为蒸汽＋CO2,N2,阶段采收率可达53.3％;最差为蒸汽。结合实验数据．应用灰色系统理论中的关联分析方法,对不同温度下相关的3个因素进行分析,结果表明蒸汽＋N2的影响最大,说明在C02,N2与蒸汽混合增效作用中,N2的作用非常显著．该研究为下步多元热流体组分优化提供了技术依据。     

高温CO2/O2体系中P110钢的腐蚀与防护研究

海上油田在进行多元热流体热采过程中遇到了严重的管柱腐蚀问题。为解决隔热油管腐蚀问题,文章采用动态挂片法对CO2/O2体系中P110钢的高温腐蚀规律进行了研究,并且评价了一种咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果。结果表明,在40℃～280℃范围内,P110钢的腐蚀速率出现两个极大值,分别在60℃和180℃;高温CO2/O2体系中,少量的氧气(分压0.02MPa)即可极大地加速P110钢的腐蚀;CO2分压超过2MPa后P110腐蚀速率明显加快;所用缓蚀剂在浓度750mg·L-1时可将腐蚀速率降低至0.10772mm·a-1,缓蚀率达94.17%。应用高温缓蚀剂防腐工艺后,注热后起出的隔热油管未出现明显腐蚀,基本满足高温条件下的多元热流体热采防腐要求。     

海水淡化处理装置在海上油田热采中的应用

海上油田热采对水质要求严格,海水不能直接作为热采用水;海水资源丰富,取材方便,但常规水处理设备无法处理,陆地用海水淡化装置又由于体积大无法安装在海洋平台上。文章介绍了中海油田服务股份有限公司专门研制的海水淡化处理装置的主要设备、工艺流程、运行参数及处理效果,并对其经济效益进行了对比分析。该装置结构紧凑,占地面积小,适合在海洋平台上安装使用;产水量达到20 m3/h;处理后的产出水总硬度为0.2 mg/L,总碱度为20.80 mg/L,悬浮物含量小于1 mg/L,产出水水质满足多元热流体热采对水质的要求。     

铝合金MUP鱼鳞纹焊接工法的开发与应用

在唐山松下数字化焊机GP5基础上开发了熔化极脉冲+短路混合焊(MUP)新工法,MUP采用了精准的脉冲+短路波形控制技术,可以有效降低焊接热输入,实现脉冲阶段与短路阶段的平稳过渡,彻底避免扎丝与上燃的发生。采用单一变量法研究了焊接速度、焊接频率以及焊接电流对鱼鳞纹成型的影响规律,推导了相邻鱼鳞片的间距的经验公式。试验结果表明,相邻鱼鳞片的间距主要由焊接速度和焊接频率决定,当焊接频率和焊接速度一定时,随着焊接电流的增大,相邻鱼鳞片的间距基本保持不变;而当焊接速度增大或焊接频率减小时,相邻鱼鳞片的间距均会出现递增趋势。     

耐温耐盐稠油降黏体系的研制与应用

渤海某稠油油田原油黏度大,胶质沥青质含量高,地层水矿化度较高,且油井完井方式为常规完井(管柱耐温≤120℃),热采吞吐温度受限,效果一般。为提高稠油常规井开采效果,室内研制了热采吞吐用耐温耐盐稠油乳化降黏体系CY-02,该体系由磺基甜菜碱类两性表面活性剂LHSB、以改性聚醚为主要成分的非离子表面活性剂PFC-1组成,正交实验确定其最佳配比为2∶1。考察了该化学体系的静态性能(耐温耐盐性、乳化降黏性能、乳液稳定性、界面张力、润湿性)和动态驱油效果。研究结果表明,该体系耐温≥120℃,NaCl容忍度40000 mg/L,CaCl2容忍度1500 mg/L;体系120℃老化24 h后仍具有良好的界面性能,在油水比7∶3时,可形成稳定的乳状液,50℃下体系对稠油的降黏率达98.8%;低含水率下亦不发生反相乳化;体系与原油的界面张力为10-2mN/m数量级;体系在煤油浸润后的模拟岩心表面的润湿角为10°,可使岩石表面由油湿转变为水湿;120℃下动态驱油实验表明,该稠油降黏体系对稠油驱与单独水驱相比,采油速度更快,最终采收率提高10.65%。渤海某稠油油井的现场施工效果表明该稠油降黏体系取得了良好的应用效果。图4表4参15     

蒸汽沿井筒注入过程中物性参数计算方法研究

蒸汽驱或蒸汽吞吐开采稠油时，随着蒸汽的注入，热蒸汽将与井筒、地层之间发生热量传递，使蒸汽的物性参数发生改变。应用热传递理论，根据井筒内能量守恒、动量守恒和质量守恒原理，建立了蒸汽注入过程中，蒸汽压力梯度、干度梯度和热量传递模型。采用四阶龙格库塔法对模型进行求解，并应用编制的软件对辽河油田某井注入蒸汽的物性参数进行了计算。与现场实测结果对比，平均误差均不超过4．11％，准确度较高。     

隔热涂层与真空技术在稠油热采中的应用探讨

在稠油井注热流体吞吐开采过程中,井筒隔热工艺一般以减小热传导和热对流为主,而对热辐射的控制考虑较少。为此提出了一种隔热涂层与真空技术相结合的隔热技术,该技术可将油套环空内导热系数降到最低,通过降低油管外壁发射系数达到降低热辐射的作用。通过WELLFLOW软件计算结果表明,该隔热技术可使井筒热损失相比传统井筒隔热工艺减小67%~80%,并且流程简单、设备便捷,在海上油田热采中具有很大的推广潜力。     

海上热采井防污染工艺管柱及配套工具

针对海上热采井采用“注、采两趟管柱”导致压井液污染地层的问题,研制了海上热采防污染工艺管柱及配套工具。该工艺管柱主要由热采防污染封隔器、热采防污染井下开关和热采插管密封器组成。热采防污染封隔器坐封、悬挂在井内后, 即可通过热采插管的上提、下放,控制井下开关的开启或关闭,从而有效封隔油层和上部空间的通道,避免压井液进入地层。通过配套工具的地面实验、模拟井实验和高温实验,表明该工具坐封、坐卡、丢手动作灵活无卡阻,密封锚定可靠,满足高温、中温、常温多轮次交替变化下的承高压性能,井下开关开启、关闭动作灵活,能够满足海上热采井多轮次注气和采油需要。     

高温高压封隔器胶筒密封结构设计

随着深井、超深井的开发，封隔器坐封后将长时间承受高温高压、腐蚀等极为复杂的工况。设计一种封隔器胶筒密封结构，该密封结构根据功能特性选取不同的材料，使封隔器能够满足井下高温高压等较为复杂的工况要求。根据实际的井下极端工况条件，对设计的封隔器进行坐封、密封测试，利用商用软件ABAQUS对胶筒在给定工况下的力学行为进行分析。结果表明：设计的封隔器能够在0.2 MN坐封力、204 ℃温度和70 MPa密封压力下稳定工作；在给定的70 MPa压差下，封隔器胶筒橡胶应力水平未达到材料的屈服点，能够保证封隔器的耐久性和可靠性；橡胶胶筒能够产生大于70 MPa压差的接触应力，保证封隔器能承受70 MPa压差。