[发明专利]一种油气田井筒腐蚀监测及解释方法

说明书

本发明公开了一种油气田井筒腐蚀监测及解释方法，包括以下步骤：选取与各井筒油套管同材质的腐蚀挂片；对腐蚀挂片的腐蚀处理；再对酸洗前腐蚀挂片进行扫描电镜分析及能谱分析，然后对腐蚀挂片表面的腐蚀产物进行X衍射分析；对腐蚀挂片进行酸洗处理，并计算腐蚀挂片的平均腐蚀速率；评估腐蚀挂片的腐蚀程度；宏观分析腐蚀挂片的腐蚀状况；定量描述腐蚀挂片的点蚀情况；根据腐蚀挂片表面的微观形貌变化特征、腐蚀产物各元素重量百分比的变化及酸洗后多出来的元素、腐蚀产物各物相种类及含量以及腐蚀环境数据进行综合分析，确定井筒腐蚀程度及腐蚀原因，该方法能够对油气田井筒的腐蚀程度进行量化监测，同时对腐蚀原因进行解释。

技术领域

本发明属于油气田井筒腐蚀监测技术领域，涉及一种油气田井筒腐蚀监测及解释方法。

背景技术

油气田生产开发过程中，油气井井筒油管、套管及输油管线长期埋置于地下，由于井下腐蚀环境复杂(如酸性气体的存在)，使用日久会使油套管发生腐蚀，造成管壁腐蚀穿孔或断裂，影响其正常使用，甚至造成严重事故。目前井筒腐蚀监测技术主要包括以下几种方法：氢探针、电阻法、线性极化电阻法、电感阻抗法和FSM全周向腐蚀监测技术，还包括采用井径仪、磁壁厚测井仪和电磁探伤测井仪测量金属管筒内径、壁厚的变化来对管道腐蚀情况进行评估监测这几种方法。

现在对这几种不同的方法的原理及优缺点进行简单的介绍。①氢探针原理：氢探头最简单的也是最常用的一种是薄壁碳钢试管，中间插人一根实芯棒，使试管和棒之间形成环状空间，插人介质中。氢原子可以渗透薄管壁在环形空间内积聚，生成氢气，而氢气分子因比原子大而难以逸出，随着氢气的增多，压力不断提高，并显示于外面的压力表，贴片探头的原理大致相同，只是探头贴在容器外壁，收集穿过器壁的氢原子。目前还没有一种氢探头可用来直接表明腐蚀率，但可以监测工艺过程的变化。②电阻法(ER探针)原理：一个具有固定质量和形状的传感器的电阻，横截面积随腐蚀而变化，电阻读数将随之变化，这个变化量与一个未腐蚀的传感器元件的电阻相比较，当二者电阻读数表达为一个比率时，比率的变化就表示腐蚀速度的变化。优点：可广泛使用于任何发生腐蚀的系统。缺点：a、获取数据时间较长。b、当探针发生沉积时，会得到错误信息。c、对硫化物系统中测量结果受到较大影响。d、探针的灵敏度高，寿命短，反之亦然。③线性极化电阻(LPR)原理：测量腐蚀电流从而获得腐蚀速度。即将一个小电流施加到正在发生腐蚀的电极上，测量装置的阳极与阴极之间的电流而获得数据。优点：可随时获得读数，通常应用于时实监测。缺点：不能应用含有较高杂质(油类)或气体中，只要对电极造成污染的环境，所获得的数据可靠性差。④电感阻抗法原理：是电阻法转化的一项技术，是在传感器中埋设一个线圈，通过其感抗的变化来测定敏感元件厚度的减少。具有高磁导率强度的敏感元件强化了线圈周围磁场，因此敏感元件厚度的变化将影响线圈的感抗。优点：可广泛应用与各种系统，响应时间大大缩短，也可时实获得数据。缺点：电极需更换，价格较高。⑤FSM全周向腐蚀监测技术原理：通过监测电流在金属结构上流动方向的细微变化(电压值与初始设定的测量值进行比较)来检测由于腐蚀引起的金属损失，脆裂和凹坑。传感针或电极呈矩阵式分布在被监测区域来检测电场方向的变化。测量电压与最初的参考电压进行比较。探针间距一般为壁厚的2-3倍。系统提供图解曲线表明凹坑和脆裂的位置和严重程度，计算实际腐蚀趋向和腐蚀速率。对在线系统，敏感性和重复性是剩余壁厚的0.1％。优点：a、非插入式不破坏管线、容器本体结构，因此没有泄漏的危险，提高在H₂S环境中的安全性，适用于困难的位置(高温、高压)。b、直接在管壁测量腐蚀。c、适用于H₂S环境，安全，测量不受导电性FeS膜的影响。d、适用于无线、在线测量。另外井径仪探测精度高，易于三维成像，但只能测量金属管筒内壁的变化；磁壁厚测井仪能够测量金属管筒厚度的变化，且能探测套管内、外壁的腐蚀情况，但测量精度低，分辨力较差，只适用于腐蚀严重的套管；电磁探伤测井仪存在多解性，测井解释比较困难，需要与其它仪器的曲线对比才能对腐蚀情况进行正确评估。