减氧空气驱注入井井筒管柱氧腐蚀试验研究

减氧空气驱技术兼有气源广、成本低、可入微裂缝与基质的优点,是稠油致密低渗油藏高效开发的重要手段。为了明确不同注气方式对井筒管柱的氧腐蚀规律,采用失重法,结合金相显微镜研究了N80、J55和3Cr钢在纯注气和气水混注工况下的氧腐蚀行为。研究结果表明：当减氧空气含氧体积分数为5%时,可以较好地兼顾减氧成本与防腐要求;在纯注气工况下,氧的体积分数为5%时,3种钢材均属于轻微腐蚀(<0.025 mm/a),减氧空气驱成本可保持在一个较低的水准,能满足国内油田防腐标准(<0.076 mm/a);在气水混注工况下,3种钢材在气水混注工况的腐蚀速率远大于纯注气工况,钢材腐蚀较为严重,需采取缓蚀剂或防腐涂层等防腐措施。研究结果可为减氧空气驱高压注气过程中含氧体积分数的选定以及注气井井筒的腐蚀防护提供数据支撑。     

红河油田长8油藏减氧空气驱注气参数综合优化

为探索并研究减氧空气驱提高裂缝–致密油藏采收率的可行性,以增油量、换油率、吨油成本为评价指标,应用双重介质多组分数值模型,综合室内实验、油藏工程等方法和现场实施工艺条件,开展了减氧空气驱注气参数的优化研究。结果表明:注入氧含量为5.00%的减氧空气,产出气氧含量最高为3.95%,安全可控且减缓腐蚀速率,可以达到最佳的经济效益;优化空气/泡沫段塞比为5︰1,可较好地起到延缓气窜及扩大波及体积的作用;优化单井日注气量为1.5×104 Nm3,注气压力为20～25 MPa,总注入气量控制为4 000×104 Nm3。该研究成果在试验井组应用,预测能取得较好的经济效益,为深化减氧空气驱应用研究,提高裂缝型–致密油藏的采收率奠定了技术基础。     

枯竭型酸性气藏封存CO2过程中的油管腐蚀行为及选材

为了研究不同材质油管钢在枯竭型酸性油气藏CO₂封存工况下的腐蚀行为，优选出适用性好的钢材，采用高温高压釜模拟CO₂封存工况，在不同CO₂分压(5、8、11 MPa)条件下，对N80钢、L80-13Cr钢和BG2532钢进行腐蚀失重测试，从腐蚀速率、腐蚀产物微观形貌和局部腐蚀深度进行研究，并对油管进行腐蚀寿命预测。结果表明：在模拟工况下N80钢、L80-13Cr钢和BG2532钢的腐蚀速率都随着CO₂分压的升高而增大，N80钢腐蚀速率为0.067 4～0.097 9 mm/a,L80-13Cr钢腐蚀速率为0.022 7～0.027 7 mm/a,BG2532钢腐蚀速率为0.001 3～0.002 9 mm/a;3种钢材的腐蚀产物主要为立方体状的FeCO₃和少量的FeS，且随分压的升高，腐蚀产物逐渐增多并出现融合现象；N80钢主要表现为均匀腐蚀，而L80-13Cr钢出现点蚀，穿孔年限为5 a左右；N80钢的剩余抗拉强度和抗拉安全系数随服役年限的增长而降低，安全服役年限为27 a。研...     

特低渗透油藏水平井减氧空气泡沫驱油藏方案优化设计

为了提高特低渗透油藏水平井的开发效果，针对志丹油田河川区长6油藏水平井地层能量得不到有效补充，地层能量亏空严重，单井产量递减快等问题，探索利用减氧空气泡沫驱技术高效补充致密砂岩油藏地层能量，开展了减氧空气泡沫驱油藏方案的优化研究。利用数值模拟优化研究得到如下注入参数：根据当前井网形式，确定转注1口水平井作为减氧空气泡沫驱试验井，注入方式采用气液交替泡沫驱；2)初期泡沫液配注量60m³/d，初期减氧空气配注量4500nm³/d;3)段塞组成：0.003PV前置段塞×起泡剂浓度0.7%,0.197PV主体段塞×起泡剂浓度0.35%，泡沫驱总段塞：0.1PV;4)气液交替注入周期为15d;5)初期设计气/液比为3∶1(地下体积比)。该研究成果在试验井组应用，预测能取得较好的经济效益，为深化减氧空气泡沫驱应用研究，提高致密砂岩油藏的采收率奠定了技术基础。     

稠油减氧空气泡沫驱注入参数优化及现场应用

针对鲁克沁稠油油藏泡沫驱开采存在的气锁、注入参数不合理等问题,通过物理模拟实验,对减氧空气泡沫驱注入参数进行了优化。研究表明:水驱突破时开展减氧空气泡沫驱,采出程度增幅最高,含水率明显下降;采用气液交替注入方式替代气液同注方式,可避免井筒内气液分离和腐蚀问题,且当减氧空气和发泡液的单次注入量为0.1倍孔隙体积时,驱替效果与气液同注效果相当。室内获得的最佳注入参数为:水驱含水率达70%时转泡沫驱,液和气交替注入,单次注入0.1倍孔隙体积,注入速率为0.3 mL/min。现场施工参数调整后,试验区日增油为42 t/d,含水率下降28个百分点,累计增油为1.4×10⁴t,产水量降低2.65×10⁴m³。现场试验证明,减氧空气泡沫驱优化方案切实可行,该成果为鲁克沁稠油规模开发提供了重要技术支持。     

减氧空气驱适用范围及氧含量界限

依托长庆、大庆和大港等油田进行的减氧空气驱试验,开展了减氧空气驱机理、爆炸极限、腐蚀防控等实验,明确了减氧空气驱爆炸极限、减氧界限、腐蚀防控条件等技术问题。研究表明:油藏温度大于等于120℃时,氧气与原油反应剧烈,可充分利用氧气的低温氧化作用,直接进行空气驱提高采收率;油藏温度小于120℃时,氧气消耗极少,放热量少,难以产生热效应,适合进行减氧空气驱,充分利用N_2为主的空气非混相驱提高采收率。减氧空气驱适用于低渗透、注水开发"双高"、高温高盐3类油藏,为防止爆炸,确保减氧空气驱技术安全可控,临界氧含量可控制在10%以内;空气减氧后,管柱氧腐蚀有所减缓;无水条件下地面管线和注入井无需考虑氧腐蚀问题,有水时可采用特殊管材、特殊管柱结构或加入缓蚀剂等方法来降低腐蚀速度。空气/减氧空气是低成本的驱替介质,可用于对低渗透等特殊条件油藏实施能量补充及吞吐、驱替等方式开发,是未来20年具有发展潜力的战略性技术。     

注空气驱套管材质腐蚀规律与机理研究

随着采油技术的发展,注空气采油技术受到国内外很多油田的重视,但空气中氧的存在,会给油田管线及其他设备带来严重的腐蚀问题。为了明确注空气驱的腐蚀主导因素、腐蚀规律及腐蚀机理,利用高温高压反应釜模拟工况条件对油田所提供的20#与L360两种材质进行腐蚀试验,通过金相显微镜与X射线衍射仪对腐蚀后试样的形貌与产物进行表征分析,研究不同氧含量、压力与温度条件下材质的腐蚀规律与机理。通过分析得出:腐蚀速率随着氧含量、压力与温度的升高而升高;从金相显微镜观察可知,腐蚀类型为点蚀与溃疡腐蚀;XRD分析得到腐蚀产物的主要成分为铁的氧化物。腐蚀的主导因素为氧含量,油田在生产作业中应适当控制所注空气的氧含量。     

红河油田注空气驱井筒管材腐蚀规律研究

红河油田长8致密油藏开展注空气驱油,但注空气驱油存在严重的腐蚀问题.通过开展高温高压腐蚀模拟试验,研究了J55和N80两种材质在不同工况下的腐蚀规律.试验结果表明,J55和N80两种钢材的腐蚀速率随氧含量升高而逐渐增加,随温度和压力的升高而逐渐增加,随空气湿度的升高而逐渐增加.     

基于铁基载氧体的聚乙烯化学链解聚机理及过程

为了探索聚乙烯(PE)在铁基载氧体作用下的化学链解聚机理及过程,首先利用热重分析仪研究不同升温速率下PE在Fe₂O₃作用下化学链解聚的反应特性;其次从化学反应动力学的角度解析PE化学链解聚过程,采用等转化率法对PE体系的活化能进行了计算和分析;最后采用反应分子动力学方法开展了PE的化学链解聚模拟,在微观原子尺度上分析和阐释了解聚的过程和机制。结果表明：化学链解聚过程中质量损失由PE和Fe₂O₃共同贡献,Fe₂O₃释放的晶格氧促进了反应的进行;PE发生化学链解聚反应后主要产物以CO₂为主,而非化学链过程产物主要由一系列碳数为8～26的正构烷烃和正构烯烃组成;铁基载氧体作用的化学链过程中PE解聚的平均活化能为116.88 kJ/mol,远低于其常规热裂解的活化能。PE在化学链过程中的裂解属于典型的无规裂解,总体遵循自由基链反应理论。     

H2S分压对Q245R钢在H2S-CO2共存环境中腐蚀行为的影响

为研究H₂S-CO₂共存环境下H₂S含量对Q245R钢腐蚀行为的影响机制,通过模拟某油气田现场工况,利用高温高压釜设备开展不同P_H2S下Q245R钢在H₂S-CO₂环境中腐蚀性能试验,并采用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段来分析Q245R钢的点蚀、腐蚀形貌和腐蚀产物组成等。结果表明：随着P_H2S由0.001 MPa增至0.11 MPa, Q245R钢均匀腐蚀速率增幅达196%,均匀腐蚀速率最大值为0.892 1 mm/a;腐蚀主控因素由CO₂腐蚀(P_H2S=0.001～0.05 MPa)转变为H₂S腐蚀(P_H2S=0.11 MPa),主要腐蚀产物由FeCO₃转变为FeS。由于腐蚀产物膜中的裂纹与孔洞等腐蚀微观通道的增加,以及反应溶液...     

ZQY221型不锈钢封隔器在空气泡沫驱井的应用

针对空气泡沫驱井的腐蚀特点,优选3Cr13不锈钢材料,研制了ZQY221型不锈钢封隔器。该封隔器结构简单,耐腐蚀性强,施工方便,坐封、解封可靠,可满足空气泡沫驱井的使用要求。在模拟工况条件下试验48 h,该封隔器工作正常。在4口空气泡沫驱井上应用以ZQY221型不锈钢封隔器为主体的工艺管柱,工艺施工成功率100%,有效率100%;在平均油压13.8 MPa的条件下,平均注入空气8.41×105m3后,封隔器平均免修期达到565 d;4口井换封作业,封隔器均能安全解封,并能顺利地从井中起出。     

空气泡沫驱注入系统腐蚀影响因素的灰色关联分析

空气泡沫驱油技术施工中一般存在严重的油管腐蚀问题,需要采取有效的控制措施以延长管道使用寿命,以确保油田安全低成本的生产,因此对空气泡沫驱注入系统的腐蚀影响因素进行了深入分析。采用室内挂片失重法研究了注入套管腐蚀因素对腐蚀速率的影响规律,并在此基础上运用灰关联法计算了各腐蚀因素对腐蚀速率的灰关联度,并进行了影响程度大小排序。结果表明,套管的腐蚀速率随着空气/泡沫液交替注入频率、泡沫液流速、空气参数（氧含量、湿度、温度、压力）的升高而变大,灰关联度大小排序为空气/泡沫液交替频率 > 空气氧浓度 > 温度 > 压力 > 湿度 > 泡沫液流速。研究结果为进一步了解空气泡沫驱腐蚀机理以及制定相关抗腐蚀对策提供了技术参考。     

N80油管在模拟凝析气田多相流环境中的CO_2腐蚀行为研究

针对凝析油气藏CO2腐蚀工况,利用高压反应釜开展了N80碳钢油管在模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的动态腐蚀试验。采用腐蚀失重、SEM和XRD分析测试方法,研究了温度、含水率及CO2分压等因素对N80油管腐蚀速率的影响规律。在高压反应釜模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的研究结果表明,N80油管试样腐蚀行为受凝析油在试样表面浸润吸附程度和模拟多相流产生的气泡腐蚀的控制,其宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征;在CO2分压0.3 MPa、含水率60%条件下,腐蚀速率随温度增加而减小;在CO2分压0.3 MPa、介质温度60℃条件下,腐蚀速率随含水率增加而增大;在介质温度30℃、含水率60%条件下,腐蚀速率随CO2分压增加而增大。     

负载氧化铁凹凸棒石脱硫剂的制备及再生工艺

采用浸渍法制备了凹凸棒石负载氧化铁脱硫剂（Fe₂O₃/ATP）,考察了浸渍液活性组分浓度、浸渍液与载体体积比、浸渍时间和粒度对其脱硫活性的影响,采用FT-IR和XRD手段表征了新鲜和脱H₂S后以及再生的Fe₂O₃/ATP脱硫剂,并采用热空气法探讨了再生温度、热空气流量和再生时间对其再生性能的影响。结果表明,最优的Fe₂O₃/ATP脱硫剂的制备条件为浸渍液活性组分质量分数40%、载体与浸渍液体积比1∶3、浸渍时间4 h。在此条件下制备得到的粒径为0.38 mm的Fe₂O₃/ATP脱硫剂在常温、常压下的硫容达到33.08%。失活的Fe₂O₃/ATP脱硫剂在50℃、空气流量0.8 L/min的条件下再生4 h,1次再生率达到81.22%,经过4次再生后,再生率仍可达到51.29%。Fe₂O₃/ATP在常温常压下脱H₂S时,主要是将H₂S转化为FeS和S,经热空气再生后,FeS被空气中的O₂还原为Fe₂O₃和单质硫。     

高含硫净化厂硫磺成型装置的湿气腐蚀机理

国内某高含硫气田净化厂采用水造粒硫磺成型工艺,硫磺成型单元大气呈酸性且湿度大,因而生产设施的大气腐蚀成为不可忽视的安全隐患。为此,通过在该净化厂硫磺成型单元硫磺颗粒成型罐的中部和顶部及硫磺产品传送带周围进行现场挂片试验,采用扫描电镜和能谱仪分析了腐蚀产物的微观形貌和化学成分,并分析了酸性湿气对结构钢腐蚀的原因及其主控因素。结果表明,硫磺成型单元大气腐蚀不可忽视,尤其在硫磺成型罐周围,因温度较高、空气湿度较大,发生了中度腐蚀,失重腐蚀速率高达0.117 0mm/a,超出了净化厂腐蚀控制指标,腐蚀产物膜呈片状疏松堆积,其元素组成主要为Fe、O、S,腐蚀产物的主要成分可能是FeOOH、FeSO4、Fe2O3和Fe3O4,腐蚀进程的主控因素为湿度和酸度。结论认为,高含硫气田净化厂硫磺成型单元大气腐蚀较严重,对关键设备及承力结构钢应采取有效的防护措施。     

X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为研究

为了研究X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为,利用高温高压釜动态模拟试验研究了在60 ℃、CO2分压1.5 MPa、流速1.5 m/s、含水率40%条件下不同矿化度对X80管线钢在模拟油田采出液中的腐蚀情况,并利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对试样表面腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明,随矿化度增加,X80钢平均腐蚀速率降低,腐蚀形态呈现严重局部点蚀、轻微点蚀和均匀腐蚀的变化规律;腐蚀产物膜厚度随矿化度降低而减小,在矿化度为20 g/L时,试验钢的腐蚀最为严重,产物膜最厚,腐蚀产物主要为FeCO3及少量Fe和CaCO3。     

空气泡沫驱采出系统腐蚀影响因素研究

对采出流体物性进行分析,确定了空气泡沫驱对采出系统采出流体组成成分的影响。通过高温高压反应釜进行了腐蚀试验,对试片进行了平均腐蚀速率计算、宏观形貌观察、金相分析和扫描电镜(SEM)分析,研究了温度、流速、氧含量对腐蚀的影响,研究结果表明氧含量是腐蚀主要控制因素。     

N80钢在地层水中的应力腐蚀行为研究

分别在空气和地层水两种环境中进行了不同应变速率下N80钢的慢应变拉伸(SSRT)实验,并进行了断口电镜扫描分析.研究发现,N80钢在空气中断口为均匀的韧窝,呈韧性断裂;而在地层水中,出现了晶间断裂,显示出应力腐蚀断裂(SCC)的敏感性,力学性能明显降低,并受到应变速率与温度的共同影响.试片腐蚀率实验结果表明,在应力作用下的N80钢腐蚀速率比无应力状态下高12%,而添加适当的缓蚀剂可以减缓N80钢的应力腐蚀,缓蚀率为38%~43.2%,同时力学性能有所改善.     

马岭油田北三区清水腐蚀性及缓蚀剂筛选

为了解决马岭油田北三区管道腐蚀严重的问题,以北三区清水(回注水)为研究对象,对清水水质进行了分析,通过静态失重和电化学方法对L245N钢在北三区清水中的腐蚀行为进行了研究,并评价了六种缓蚀剂的缓蚀效果。研究结果表明,电解质、硫酸盐还原菌、SO₄^2-、Ca²⁺、溶解氧以及Cl-是导致金属在北三区清水中发生腐蚀的主要原因。六种缓蚀剂中,缓蚀阻垢剂RX-211具有最佳的缓蚀效果,用量为200 mg/L时,缓蚀率达62.43%,L245N钢的腐蚀速率为0.0293 mm/a。     

化学链气化过程中昭通褐煤灰对锰矿石载氧体的影响

为探究化学链气化过程中煤灰及其组分对锰矿石载氧体的影响及作用机理,制备了昭通褐煤煤灰,以煤灰中主要组分Fe₂O₃、CaO和MgO等氧化物颗粒配制单一及混合组分的模拟煤灰,在高温流化床反应器中以水蒸气为气化剂进行了系列研究。结果表明：添加5%(质量分数)褐煤煤灰后,合成气产量升高而碳转化率降低,且随着煤灰添加量的继续增多,合成气产量呈先降低后升高趋势,而碳转化率则呈现先升高后降低趋势,在煤灰添加质量分数为15%时,出现最高的碳转化率79.7%和最低的合成气产量0.702 L。Fe₂O₃组分明显提高了碳转化率和合成气产量;CaO与Mn₂O₃高温反应生成了Ca₂Mn₂O₅,提高了载氧体选择性,使得合成气产量增大;MgO显著降低了碳转化率和合成气产量。双组分及MgO-Fe₂O₃-CaO三组分模拟煤灰的研究发现,MgO对气化反应进程抑制作用强于Fe₂O₃和CaO的促进作用,相比于Fe₂O₃-MgO双组分模拟煤灰,CaO-MgO模拟煤灰对载氧体气化活性的抑制作用影响最大。