1研制背景

隨著二氧化碳吞吐技術(shù)的推廣應(yīng)用，油田油井增產(chǎn)效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀，是一種有效的增產(chǎn)措施，但同時也給油田地面生產(chǎn)帶來了諸多問題。CO2氣體和油井產(chǎn)出的天然氣混合后供加熱爐燃燒，天然氣中的CO2極易導(dǎo)致加熱爐不可預(yù)見性熄滅，當(dāng)不能被及時發(fā)現(xiàn)時有可能使鍋爐發(fā)生爆炸，使油田生產(chǎn)存在重大安全隱患；大部分油井投產(chǎn)3∽4月后，開始出現(xiàn)集油管線穿孔現(xiàn)象，造成油氣泄漏，帶來安全隱患和環(huán)境污染?，F(xiàn)場部分油井實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：游離CO2含量293.44mg/L，pH值偏酸性，鐵離子含量222mg/L，根據(jù)鐵離子與腐蝕速率的關(guān)系計(jì)算，鋼管靜態(tài)平均腐蝕速率為0.1243mm/a，腐蝕嚴(yán)重。這種現(xiàn)象表明，采出液對集輸系統(tǒng)影響嚴(yán)重，必須對其中的CO2采取防止措施。

2二氧化碳腐蝕影響因素分析

根據(jù)資料顯示，二氧化碳對金屬材料的腐蝕包括諸多因素，但主要有是以下幾種因素。

2.1介質(zhì)中二氧化碳的含量

由二氧化碳的腐蝕機(jī)理可知，隨著溶于水中的二氧化碳的濃度增大，ｐＨ值變小，氫離子的還原反應(yīng)加速，對金屬材料的腐蝕速率變大，腐蝕性增強(qiáng)。將清水中的二氧化碳含量３０ｍｇ／Ｌ和污水中的二氧化碳含量２００ｍｇ／Ｌ分別作為其界限值，即控制水中二氧化碳的含量，可有效控制其對金屬的腐蝕速率。［1］

2.2介質(zhì)中水含量

無論在氣相還是在液相中,CO2腐蝕的發(fā)生都離不開水對鋼鐵表面的浸濕作用。因此,水在介質(zhì)中的含量是影響CO2腐蝕的一個重要因素。在油水混合液中,將會形成乳狀液。如果形成一個油包水(水/油)乳液,則將阻止或大大降低鋼的水潤濕性,從而降低腐蝕速率;相反,如果形成水包油(油/水)乳液,則發(fā)生明顯的水潤濕作用。在許多油管中,由(水/油)乳液向(油/水)乳液的轉(zhuǎn)變發(fā)生在W(H2O)為30%∽40%,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)W(H2O)為30%時,腐蝕速率明顯降低。［2］

2.3溫度的影響

大量的研究表明,介質(zhì)溫度是影響CO2腐蝕的一個重要參數(shù)。溫度強(qiáng)烈影響著表面膜的性質(zhì)、特征和形貌,也影響著CO2腐蝕過程。根據(jù)溫度對腐蝕的影響,鐵的CO2腐蝕可分為:(1)t<60℃時,腐蝕產(chǎn)物膜為FeCO3,軟而無附著力,金屬表面光滑,主要發(fā)生均勻腐蝕;(2)t為60∽110℃時,鐵表面可生成具有一定保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜,局部腐蝕較突出;(3)t為110℃時,均勻腐蝕速度較高,局部腐蝕嚴(yán)重(一般為深孔),腐蝕產(chǎn)物為厚而松的FeCO3粗結(jié)晶;(4)t為150℃以上時,生成細(xì)致、緊密、附著力強(qiáng)的FeCO3和Fe3O4膜,腐蝕速率較低。Ikeda認(rèn)為CO2腐蝕速率先升高后又降低,在100℃時腐蝕速率zui高。其原因主要是由于在高溫時容易形成致密的腐蝕產(chǎn)物膜,對基體金屬的保護(hù)性增強(qiáng)所至。［2］

3油井采出液處理裝置研制

3.1技術(shù)方案

在井口安裝一具撬裝放噴池，油井產(chǎn)出液進(jìn)放噴池，氣體在放噴池內(nèi)分離、放散于大氣中，液體經(jīng)由管道泵增壓后進(jìn)地面集輸系統(tǒng)、進(jìn)站集中處理。配套工藝：加熱系統(tǒng)；安裝液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)液位與泵啟停閉環(huán)、自動控制；加藥裝置。

3.2裝置工作原理

（1）主體工藝：油井產(chǎn)出液經(jīng)輸油管道進(jìn)入放噴池，在放噴池內(nèi)氣、液進(jìn)行充分分離，使液體中的二氧化碳含量小于２００ｍｇ／Ｌ；CO2氣體通過放散管放散于大氣中；液體再通過管道泵增壓后輸至集中站處理。

（2）附屬工藝

①第一部分：電伴熱系統(tǒng)（電加熱棒和管道電伴熱帶）、液位顯示、排污管等。放噴池內(nèi)采用2根電加熱棒維溫加熱，管道采用電熱帶伴熱；液位顯示采用磁翻板液位計(jì)（帶電信號輸出）；為了運(yùn)輸、檢修方便，設(shè)有排污閥。

②第二部分：加藥裝置。當(dāng)原油含水低于３０％時，二氧化碳腐蝕傾向較小，系統(tǒng)不需要加藥；當(dāng)原油含水大于3０％時，發(fā)生二氧化碳腐蝕傾向加大，需要適當(dāng)加藥。采用自動計(jì)量加藥裝置，根據(jù)油井產(chǎn)出液的具體數(shù)據(jù)設(shè)定加藥劑量，對呈弱酸性的液體加堿液中和，降低其對金屬的腐蝕速率。

③第三部分：自動控制。當(dāng)放噴池的液位達(dá)到磁翻板液位計(jì)設(shè)定的高點(diǎn)時，液位計(jì)輸出一個開關(guān)量信號給管道泵的控制柜，使管道泵啟動，開始工作；當(dāng)放噴池的液位降低到磁翻板液位計(jì)設(shè)定的低點(diǎn)時，液位計(jì)將輸出一個開關(guān)量信號給管道泵的控制柜，使管道泵停止工作。

3.3主要技術(shù)參數(shù)

3.3.1主體結(jié)構(gòu)尺寸

首先考慮能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求，根據(jù)油田數(shù)據(jù)顯示，二氧化碳吞吐油井產(chǎn)液量一般在10∽40m3/d，約合0.42∽1.67m3/h；其次考慮滿足道路運(yùn)輸?shù)囊?，主要是車輛寬度的要求，道路、橋梁、涵洞的高度和載重量等的要求；還要考慮設(shè)備的成本和經(jīng)濟(jì)性等因素。經(jīng)過綜合考慮，確定放噴池容積15m3，設(shè)備總體尺寸為：長5.5m、寬2.4m、高3.2m，設(shè)備重量約為：2580kg。3.3.2管道泵（增壓泵）揚(yáng)程的確定

4油井采出液處理裝置的應(yīng)用及效果

經(jīng)過一段時間的實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)，油井采出液處理裝置已定型并成批（套）進(jìn)行生產(chǎn)，能及時運(yùn)抵現(xiàn)場、滿足生產(chǎn)之需。到目前為止，該裝置已在采用二氧化碳吞吐技術(shù)的油井推廣應(yīng)用50余臺（套），解決了因CO2進(jìn)入天然氣系統(tǒng)而造成加熱爐熄火的問題，從而杜絕了此類安全隱患，保證了安全生產(chǎn)；降低了液體中的CO2含量、并將其控制在一定范圍內(nèi)，從而控制其對金屬材料的腐蝕速率。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)證明，采用該裝置后油井采出液對金屬材料的腐蝕速率由0.1243mm/a降低到0.0685mm/a，延長了管線壽命，減少了生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用。

5結(jié)語

油井采出液處理裝置的研制成功和推廣應(yīng)用，解決了二氧化碳吞吐技術(shù)帶來的生產(chǎn)安全問題和其對集輸系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，保證了油田的正常生產(chǎn)，促進(jìn)了二氧化碳吞吐技術(shù)的廣泛應(yīng)用。