油水井浅层套管阴极保护

油水井浅层套管阴极保护

油井套管防腐是各大油田生产中的一项重大技术难题，是影响油田稳产的关键技术。油井套管阴极保护研究开始于1938年，美国及中东相继在单井上开始应用油井套管阴极保护技术，得到令人满意的防腐效果。到20世纪60年代，国外发展了区域性阴极保护技术。目前对套管的保护深度可达2400米，最深达4000米。多年来的实践证明，对套管实施阴极保护，是减缓和防止其外壁腐蚀破坏的有效措施。如美国德克萨斯太阳勘探开发公司，20年来对2178口井进行阴极保护，有效率达88％。在国内，20世纪70年代末80年代初由江汉和大庆油田分别进行了单井阴极保护工业试验，1985年华北油田在留70断块油田开展区域阴极保护，平均有效率为96.15％。

                               油井套管阴极保护方案

一、概述

    在油气田和油气藏，要在井筒里下入套管以增强油气井的稳定性，套管起着保护井眼、加固井壁、隔绝井中的油、气、水层及封固各种复杂地层的作用。根据井的深度和运行条件，在接近地表的井筒里几根套管要套接在一起，称为套接式油井套管。在外层套管与周围地层岩石之间的环形空间里要注入水泥，直到新井地面的整个井筒深度，目的是封堵上部地层，隔开淡水地层与盐水地层，并靠它承受周围岩石土层的挤压力。

    在油井套管无水泥的层段里含有残余的钻井泥浆和大小不等的岩石颗粒，而钻井过程的循环泥浆里含有硫酸钡和水的悬浮液，它们密度很高，而且常含有盐分，这会促进腐蚀电池的作用。

    在油气井整个深度上，井下套管要穿过若干种不同的地质地层，包括盐水层和惰性基岩。此外，根据地层条件，还会有腐蚀性气体（CO2、H2S），并且不同地层的温度差异可能高达50℃，这些因素都增加了深层土质的腐蚀性，因为地层里的盐分和形成的浓差电池会限制套管表面保护膜的形成。

    随着油水井投产后生产时间的不断延长，油、气、水井套管的状况逐渐变差，甚至损坏，套管损坏有错断、变形、破裂等多种形式，但多是由于套管接触到周围的腐蚀介质而遭受腐蚀，导致套管壁变薄，引起强度减弱，从而产生穿孔、断裂、变形等现象，可以说腐蚀是引起套管损坏的一个主要原因。

    国外从20世纪40年代开始调查套管腐蚀损坏的原因；在50年代初，美国海湾石油公司就对2429口油井进行调查，结果表明，有47%的油井发生了套管腐蚀破坏。3年之后，对气井也做了类似的调查，美国有45%的气井的套管遭到了不同程度的电化学腐蚀，并且以套管外部腐蚀为主。

    我国以大庆油田为例，随着大庆油田开发时间的延长，套管腐蚀外漏的问题也呈现上升的趋势，特别是浅层套管腐蚀严重。通过调查取样，仅喇嘛甸油田就发现70口井，而长垣油田内部套管腐蚀外漏井数竟高达400余口，因腐蚀损坏的井又占套管损坏井总数的5%。严重的井仅3年时间套管就发生腐蚀外漏，腐蚀速度高达2.6mm/年。