CN111946298B - 一种抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，包括以下步骤：通过井下管柱作业将内防腐阳极下入设计位置，用树脂涂覆及挤涂树脂的方式将其固定，管柱倒扣起出管柱，依次作业相应设计内防腐阳极，然后下入生产管柱恢复生产。防腐工艺通过阳极内防腐来达到保护套管内壁，达到延长油井寿命的效果；通过套管内贴阳极，尤其是泵下腐蚀严重区内贴阳极，丰富了油田套管内防腐技术手段，避免了深井下入过多油管带入阳极产生的卡钻风险；实现了多个阳极快速内贴的技术手段，通过涂覆加挤堵的方式实现了内贴阳极管的牢固性；使用导电的树脂粘合剂，既达到了粘结阳极管与套管的目的，又实现了活泼金属阳极与套管的导电连接。
Description
技术领域
本发明属于石油开采领域，具体涉及一种抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺。
背景技术
油田生产面临严重的套管腐蚀问题，套管外防腐通常通过环氧涂层、阴极保护等技术手段较好的解决了生产难题，但套管内腐蚀，较为成熟的技术只有缓蚀剂的添加，技术手段相对单一。
近期出现了油管带入阳极预防套管内腐蚀，牺牲阳极与油管绝缘，通过金属触壁与套管内壁相接触，输送电流保护套管内壁，经过油田应用也取得了较好的应用效果。套管内腐蚀严重段在于侏罗系油井射孔段附近及泵到液面的位置，因此在下油管带入阳极时，通常需要在抽油泵下加深尾管至射孔段附近，在这段距离将油管带入阳极均匀分布。然而一些射孔段较深且沉没度较深的油井，由于牺牲阳极保护距离有限，需要下入很多油管带入阳极，下入位置较深，在这些油井起油管作业时，由于油管带入阳极短节自身结构，会出现卡钻，油管不能起出，甚至大修的情况。
中国专利CN203373425U公开了一种通过卡簧连接油井套管与牺牲阳极的防腐装置，其主要是套管外防腐用牺牲阳极；中国专利CN206666644U公开了油水井牺牲阳极防腐器，其也是一种套管外防腐工具；中国专利CN110344065A公开了一种确定套管内防腐阳极的电位分布及其安装模式的方法，其通过油管带入阳极进行套管内防腐情况下，确定套管内表面的保护电位分布规律，以及在满足阴极保护准则条件下的合理的阳极安装间距。
但以上技术均未提及解决油管带入阳极卡钻的解决方法。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，以克服上述技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，包括以下步骤：
步骤1.选择待防腐的目标井并通井；
步骤2.向目标井内填砂至第一预设位置；
步骤3.取阳极管并在阳极管的外管壁涂覆导电粘合剂；
步骤4.利用油管下放阳极管至目标井内的第二预设位置；
步骤5.用清水正循环洗井，另取导电粘合剂并泵入油管顶替导电粘合剂至阳极管顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间；
步骤6.关井侯凝；
步骤7.丢手阳极管并起出油管；
步骤8.重复步骤3～步骤7，自下至上依次完成目标井内所有待防腐段的阳极内贴作业。
进一步地，阳极管是由铝锌铟系牺牲阳极制成的空心管状结构，它的外径为112mm～116mm，内径为98mm～102mm，长度为2m～8m，电流效率为35%～45%。
优选地，导电粘合剂为树脂粘合剂，由以下重量份的组分组成：
E40环氧树脂 100份；
间苯二胺 10～13份；
液体丁腈-40 17～20份；
间苯二酚 1～2份；
银粉 20～25份；
乙炔碳黑（纯度99%） 3～5份；
液体丁腈橡胶 1～3份；
铝粉 50～75份。
进一步地，树脂粘合剂的制备方法为：
按配比，将各组分添加至反应容器并加热到50℃～70℃，直至间苯二胺熔化，搅拌均匀即可完成树脂粘合剂的制备。
进一步地，第一预设位置为第二预设位置以下0.5m，第二预设位置为目标井的射孔段以上。
进一步地，步骤3取阳极管并在阳极管的外管壁涂覆导电粘合剂，涂覆厚度为3～5mm。
进一步地，步骤5用清水正循环洗井，另取导电粘合剂并泵入油管顶替导电粘合剂至阳极管顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间，具体包括：
步骤501.利用清水作为洗井液进行正循环洗井；
步骤502.获取阳极管和套管之间的环形空间的体积V1；
步骤503.配制树脂粘合剂，其体积为V2，其中V2=0.5V1；
步骤504.正循环顶替树脂粘合剂至阳极管顶部；
步骤505.过量顶替使得树脂粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间。
本发明的有益效果如下：
（1）通过套管内贴阳极，尤其是泵下腐蚀严重区内贴阳极，丰富了油田套管内防腐技术手段，避免了深井下入过多油管带入阳极产生的卡钻风险。
（2）通过简单的井下管柱，实现了多个阳极快速内贴的技术手段，通过涂覆加挤堵的方式实现了内贴阳极管的牢固性。
（3）使用导电的树脂粘合剂，既达到了粘结阳极管与套管的目的，又实现了活泼金属阳极与套管的导电连接。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺的流程图。
图2是步骤5的具体流程图。
图3是抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的贴堵施工管柱示意图。
附图标记说明：
1.油管；2.变径接头；3.阳极管；4.人工填砂段；5.套管。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式：
本发明的第一实施方式涉及抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，包括以下步骤：
步骤1.选择待防腐的目标井并通井；
步骤2.向目标井内填砂至第一预设位置；
步骤3.取阳极管并在阳极管的外管壁涂覆导电粘合剂；
步骤4.利用油管下放阳极管至目标井内的第二预设位置；
步骤5.用清水正循环洗井，另取导电粘合剂并泵入油管顶替导电粘合剂至阳极管顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间；
步骤6.关井侯凝；
步骤7.丢手阳极管并起出油管；
步骤8.重复步骤3～步骤7，自下至上依次完成目标井内所有待防腐段的阳极内贴作业。
待所有阳极管内贴于套管内壁后，冲砂洗井，下完井管柱生产。
如图1所示，首先确定需要防腐蚀的油井，将该油井作为目标井，对目标井的套管内壁实施内贴阳极管工艺，具体实施过程是：利用通井规通井，确保目标井的井筒畅通，然后向目标井内实施人工填砂，填砂是砂在地面通过水的携带经过油管输送到井内，经过一段时间沉积在井筒内，从而达到封隔油层的目的，填砂的高度至第一预设位置，填砂完成后形成人工填砂段4，参见图3，然后取m根阳极管，具体数量根据套管内壁待防腐的位置段数而定，例如目标井内有3段需要防腐，则取m=3根阳极管，每根阳极管的外壁均匀涂覆导电粘合剂，涂覆完成后留置备用，如图3所示，自上至下将油管1、变径接头2、阳极管3依次连接组成贴堵施工管柱，其中变径接头2优选正反变径接头，将贴堵施工管柱下入目标井的套管5内，可以看到，阳极管3位于人工填砂段4的上方并留有一定距离，而此时与阳极管3的外壁正对的套管内壁即为防腐蚀段（或称为内贴阳极段），然后使用清水作为洗井液正循环洗井，排除井内杂物，再重新取导电粘合剂，将导电粘合剂泵入油管1，利用正循环洗井顶替导电粘合剂至阳极管3的顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间，即图3中阳极管3与套管5之间的空间，关井侯凝6～8小时，转倒扣丢手阳极管3，起出油管1，完成第1段防腐蚀段的内贴阳极工艺，重复以上步骤，依次完成第2段和第3段的内贴阳极。
如上所述，在抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺中，分次分方式的使用导电粘合剂，具体为步骤3的涂覆和步骤5的挤堵，通过涂覆加挤堵的方式实现内贴阳极管的牢固性，此外，导电粘合剂本身具有导电性，因此既达到了粘结阳极管与套管的目的，又实现了活泼金属阳极与套管的导电连接。
与传统的加深尾管下入过多油管带入阳极短节的方式相比，本实施方式无需加深尾管，且改造后的阳极管避免了卡钻问题，通过套管内贴阳极管，尤其是泵下腐蚀严重区内贴阳极，丰富了油田套管内防腐技术手段，阳极内防腐来达到保护套管内壁，达到延长油井寿命的效果。
第二实施方式：
本实施方式涉及抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，包括以下步骤：
步骤1.选择待防腐的目标井并通井；
步骤2.向目标井内填砂至第一预设位置；
步骤3.取阳极管并在阳极管的外管壁涂覆导电粘合剂，涂覆厚度为3～5mm；
步骤4.利用油管下放阳极管至目标井内的第二预设位置；
步骤5.用清水正循环洗井，另取导电粘合剂并泵入油管顶替导电粘合剂至阳极管顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间，如图2所示，具体包括：
步骤501.利用清水作为洗井液进行正循环洗井；
步骤502.获取阳极管和套管之间的环形空间的体积V1；
步骤503.配制树脂粘合剂，其体积为V2，其中V2=0.5V1；
步骤504.正循环顶替树脂粘合剂至阳极管顶部；
步骤505.过量顶替使得树脂粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间；
步骤6.关井侯凝；
步骤7.丢手阳极管并起出油管；
步骤8.重复步骤3～步骤7，自下至上依次完成目标井内所有待防腐段的阳极内贴作业。
其中，阳极管是由铝锌铟系牺牲阳极制成的空心管状结构，它的外径为112mm～116mm，内径为98mm～102mm，长度为2m～8m，电流效率为35%～45%，成型工艺为浇铸或挤铸。
作为优选，导电粘合剂为树脂粘合剂，由以下重量份的组分组成：
E40环氧树脂 100份；
间苯二胺 10～13份；
液体丁腈-40 17～20份；
间苯二酚 1～2份；
银粉 20～25份；
乙炔碳黑（纯度99%） 3～5份；
液体丁腈橡胶 1～3份；
铝粉 50～75份。
树脂粘合剂的制备方法为：
按配比，将各组分添加至反应容器并加热到50℃～70℃，直至间苯二胺熔化，搅拌均匀即可完成树脂粘合剂的制备。
其中，第一预设位置为第二预设位置以下0.5m，第二预设位置为目标井的射孔段以上，具体地，下入目标井的阳极管3的位置位于油井抽油泵及尾管以下至井底的没有油管的位置，防腐工艺完成后相邻的阳极管3之间的间距20～50米。
第三实施方式：
按照第二实施方式提供的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，对镇X井实施防腐：
该井抽油泵至射孔段以上350m，按照50米的间距，下入7支阳极管；
阳极管尺寸：外径112mm，内径98mm，长度5m，成型工艺为浇铸。
室内测得阳极管的电流效率40%。
树脂粘合剂：E40环氧树脂100份，间苯二胺10份，液体丁腈-40 17份，间苯二酚1份，银粉20份，乙炔碳黑（纯度99%）3份，液体丁腈橡胶1份，铝粉50份，按以上配比将各个组分加入反应容器，加热搅拌均匀得到树脂粘合剂。
固化粘接钢管与铝合金剪切强度15MPa，固化电阻率2.2×10-3Ω•cm。
施工工艺：
①通井；
②填砂至阳极管位置下沿，如图3；
③在阳极管外壁涂覆3mm厚的树脂粘合剂，空井筒下贴堵施工管柱，下至距砂面上部0.5m；
④贴管施工：
正循环洗井右→配制树脂粘合剂(设计量为阳极管与套管之间环空体积的1/2）→正循环替树脂粘合剂至阳极管顶部→过量顶替使得树脂粘合剂均位于阳极管与套管之间的环空→关井候凝6小时→转倒扣丢手阳极管→起出管柱；
⑤进行下一个阳极内贴作业；
⑥待所有设计阳极内贴完成；
⑦冲砂洗井；
⑧下完井管柱生产。
该井自工具入井以后，3.6年未发生套管损坏，通过工程测井显示所有阳极在设计位置，经过3.6年后，阳极管内壁均有不同程度减薄，套管内壁完好。
第四实施方式：
按照第二实施方式提供的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，对环Y井实施防腐：
该井抽油泵至射孔段以上280m，按照40米的间距，下入7支阳极管；
阳极管尺寸：外径116mm，内径102mm，长度8m，成型工艺为挤铸。
树脂粘合剂：E40环氧树脂100份，间苯二胺13份，液体丁腈-40 20份，间苯二酚2份，银粉25份，乙炔碳黑（纯度99%）5份，液体丁腈橡胶3份，铝粉75份，按以上配比将各个组分加入反应容器，加热到70℃，待间苯二胺熔化后，搅拌均匀得到树脂粘合剂。
固化粘接钢管与铝合金剪切强度18MPa，固化电阻率1.2×10-3Ω•cm。
施工工艺：
①通井；
②填砂至阳极管位置下沿，如图3；
③在阳极管外壁涂覆3mm厚的树脂粘合剂，空井筒下贴堵施工管柱，下至距砂面上部0.5m；
④贴管施工：
正循环洗井右→配制树脂粘合剂(设计量为阳极管与套管之间环空体积的1/2）→正循环替树脂粘合剂至阳极管顶部→过量顶替使得树脂粘合剂均位于阳极管与套管之间的环空→关井候凝8小时→转倒扣丢手阳极管→起出管柱；
⑤进行下一个阳极内贴作业；
⑥待所有设计阳极内贴完成；
⑦冲砂洗井；
⑧下完井管柱生产。
该井自工具入井以后，4.3年未发生套管损坏，通过工程测井显示所有阳极在设计位置，经过4.3年后，阳极管内壁均有不同程度减薄，套管内壁完好。
综上所述，本发明通过井下管柱作业将内防腐阳极下入设计位置，用树脂涂覆及挤涂树脂的方式将其固定，管柱倒扣起出管柱，依次作业相应设计内防腐阳极，然后下入生产管柱恢复生产；通过阳极内防腐来达到保护套管内壁，达到延长油井寿命的效果。通过套管内贴阳极，尤其是泵下腐蚀严重区内贴阳极，丰富了油田套管内防腐技术手段，避免了深井下入过多油管带入阳极产生的卡钻风险；实现了多个阳极快速内贴的技术手段，通过涂覆加挤堵的方式实现了内贴阳极管的牢固性；使用导电的树脂粘合剂，既达到了粘结阳极管与套管的目的，又实现了活泼金属阳极与套管的导电连接。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.选择待防腐的目标井并通井；
步骤2.向目标井内填砂至第一预设位置；
步骤3.取阳极管并在阳极管的外管壁涂覆导电粘合剂；
步骤4.利用油管下放阳极管至目标井内的第二预设位置；
步骤5.用清水正循环洗井，另取导电粘合剂并泵入油管顶替导电粘合剂至阳极管顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间；
步骤6.关井侯凝；
步骤7.丢手阳极管并起出油管；
步骤8.重复步骤3～步骤7，自下至上依次完成目标井内所有待防腐段的阳极内贴作业。
2.如权利要求1所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，所述阳极管是由铝锌铟系牺牲阳极制成的空心管状结构，它的外径为112mm～116mm，内径为98mm～102mm，长度为2m～8m，电流效率为35%～45%。
3.如权利要求1所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，所述导电粘合剂为树脂粘合剂，由以下重量份的组分组成：
E40环氧树脂 100份；
间苯二胺 10～13份；
液体丁腈-40 17～20份；
间苯二酚 1～2份；
银粉 20～25份；
纯度99%的乙炔碳黑 3～5份；
液体丁腈橡胶 1～3份；
铝粉 50～75份。
4.如权利要求3所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，所述树脂粘合剂的制备方法为：
按配比，将各组分添加至反应容器并加热到50℃～70℃，直至间苯二胺熔化，搅拌均匀即可完成树脂粘合剂的制备。
5.如权利要求1所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，所述第一预设位置为第二预设位置以下0.5m，第二预设位置为目标井的射孔段以上。
6.如权利要求1所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，步骤3所述取阳极管并在阳极管的外管壁涂覆导电粘合剂，涂覆厚度为3～5mm。
7.如权利要求4所述的抽油泵下高腐蚀段内贴阳极的防腐工艺，其特征在于，步骤5所述用清水正循环洗井，另取导电粘合剂并泵入油管顶替导电粘合剂至阳极管顶部，再过量顶替使得导电粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间，具体包括：
步骤501.利用清水作为洗井液进行正循环洗井；
步骤502.获取阳极管和套管之间的环形空间的体积V1；
步骤503.配制树脂粘合剂，其体积为V2，其中V2=0.5V1；
步骤504.正循环顶替树脂粘合剂至阳极管顶部；
步骤505.过量顶替使得树脂粘合剂位于阳极管和套管之间的环形空间。
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