【正文】 多數氣井井筒300m以上已滿足天然氣水合物形成溫度條件。⑵、措施①注甲醇防治水合物的形成靖邊氣田主體采用 “高壓集氣集中注醇”防止水合物的形成。 對個別邊遠井及形成水合物時間較少的氣井采用流動注醇車井口注醇的方法。②井下節(jié)流防治水合物的形成井下節(jié)流工藝是利用井下節(jié)流嘴實現井筒降壓，通過利用地溫加熱，使節(jié)流后氣流溫度基本能恢復到節(jié)流前溫度。由于大大降低了節(jié)流器下游系統的壓力，從而減少了水合物形成機會。 6井下節(jié)流工藝技術天然氣井下節(jié)流工藝是依靠井下節(jié)流器實現井筒節(jié)流降壓。利用地溫加熱，使節(jié)流后氣流溫度基本能恢復到節(jié)流前溫度。 結構：主要由打撈頭、卡瓦、主體、密封膠筒及節(jié)流嘴等組成。長慶氣田的天然氣組分、壓力等因素導致氣井開井初期井筒及地面管線易形成水合物，加上所處的西北地區(qū)，冬季氣溫低且持續(xù)時間長，氣井生產時如果不采取有效措施，水合物堵塞將嚴重影響氣井安全平穩(wěn)生產。 長慶氣田自1998年開始進行井下節(jié)流工藝技術應用試驗，前期在靖邊、榆林氣田應用30多口井，在提高集氣安全性、改善水合物的形成條件等方面發(fā)揮了良好的作用。近兩年根據蘇里格氣田開發(fā)需要，開展了井下節(jié)流技術研究與試驗，通過多項技術配套，形成了井口不加熱、不注醇、集氣管線不保溫的中低壓集氣新模式。井下節(jié)流技術成為蘇里格氣田經濟有效開發(fā)的核心技術，目前已全面推廣應用，通過該技術的應用，取得了如下效果：1）簡化了地面流程。①取消加熱爐；②取消注醇系統；③中低壓管線取代高壓管線。通過井下節(jié)流技術的應用，形成了 “井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、采氣管線不保溫、中低壓集氣……”的集氣新模式。2) 有效防止了水合物、提高了氣流攜液能力，增加了開井時率。長慶氣田通過冬季運行證實：井下節(jié)流技術有效地防止了水合物的形成，根據380口井生產情況統計，%%。3）有利于增加氣井連續(xù)生產期累積產量。地層能量降低，產量相應遞減。井底壓力下降，通過節(jié)流器的氣量下降，兩者協調有利于氣井合理生產。 7氣井修井工藝技術⑴、磁定位測井為保證井下作業(yè)位置準確，通常用管柱接箍來控制作業(yè)深度，接箍位置可通過磁性定位器來測量。當儀器在井內移動經過管柱接箍時，由于管壁變厚，改變了磁鋼周圍的磁場分布，使穿過繞組線圈的磁力線重新分布，磁通量密度發(fā)生變化，并在繞組中產生感應電動勢。感應電動勢大小與介質磁阻變化、測速、磁場強度及繞阻有關，通過測量線圈閉合回路中感應電流產生的電位差大小，即可確定管柱接箍位置。⑵、MIT多臂成像測井MIT多臂成像測井儀可以進行套損檢測、射孔質量及補貼效果檢查，也可以確定井下的異常井段，可以時時提供套管的內半徑值，由遙感電路將數據傳送到地面，在地面可以監(jiān)視記錄標準井徑曲線或者套管內表面腐蝕狀況圖。該儀器有40個測量臂，當套管內經變化引起測量臂張開或收攏時，各測量臂的尖端相當于儀器徑向移動，經過一個轉換裝置使得測量臂頂端縱向移動，并傳遞給位移傳感器的磁心。從而引起傳感器線圈中磁心位置相對于電感線圈發(fā)生變化。如果磁心在電感線圈的物理中心處，則輸出數據為零。當磁心向某個方向或另一個方向移動時，則電路產生一個正或負前沿脈沖，其前沿方向取決于磁心的移動方向（井徑的增大和縮?。?。各脈沖信號分別經緩沖、放大并通過一分時多路傳輸系統傳送到地面，將得到的信號進行處理解釋即可判斷套管腐蝕情況。高壓氣井采氣井口主控閥門存在內漏、銅套斷裂、開關不靈活等現象，不但影響氣井的巡護、加藥和生產，而且存在較大的安全隱患。這些氣井的主控閥門屬井口無控制部位，無法進行常規(guī)更換，若實施壓井后更換井口閘閥，不僅存在動用設備多，需要資金大、施工周期長、影響氣井的正常生產，而且所用壓井液會對氣層造成傷害。為了消除氣井安全隱患，保證氣井正常生產維護，長慶氣田近幾年來采用不壓井更換井口主控閥門技術，該技術操作簡單，不需壓井，對氣井產層不會產生污染，實施費用低。⑴、原理及配套工具更換氣井井口閘閥裝置結構示意圖：堵塞器下入時，錐面壓套在芯軸的作用下與密封膠皮保持一定間隙，使密封膠皮在天然氣壓力和橡膠自身的彈性下自動收縮，保持外徑與油管內徑吻合，以保證堵塞器安全下入預定位置，到位置后，抽出芯軸，錐面壓套在井內壓力的作用下壓向膠皮，使膠皮張開，堵塞天然氣通路。⑵、參數設計計算①施工用手動液壓泵額定工作壓力：63MPa作用于液壓油缸的液壓：≤63MPa ②油缸尺寸油缸內徑:φ90mm柱塞直徑:φ60mm油缸環(huán)空面積:S=(45453030)=3534(mm2)柱塞截面面積:S=3030=2827(mm2)60MPa下油缸可產生的壓力:P=353460/=31637(Kg)井內天然氣(按30MPa)產生的壓力:Pg=282730/=8654(Kg)油缸產生的壓力遠大于氣體產生的壓力,因而可安全的下入堵塞器.③使用的液壓管線額定壓力:100 MPa,可滿足壓力傳輸的要求.④使用的螺栓規(guī)格為M393,兩根螺紋底徑為φ36mm,材料為35CrMo,材料經過調質處理,抗拉強度σb800 MPa,單個螺栓可承受拉力:P=1818800/=(Kg)工作時螺栓承受的最大拉力:P= Pg/2=8654/2=4327(Kg)其安全系數=故螺栓的設計強度遠大于工作時承受的拉力.⑤使用的堵塞器密封件為特制堵塞器膠皮,室內試驗可承受50MPa液壓力,可滿足現場使用要求.⑶、施工程序①準備工作②更換閘閥裝置的連接③下堵塞器④測試封堵效果⑤更換閘閥⑶、經濟效益通過與常規(guī)壓井更換井口閘閥相比，不壓井更換井口主控閥門避免了壓井液對儲層造成污染和傷害，且施工周期短，施工周期短，施工費用低，施工順利。若準備工作到位，施工順利，3～4小時即可完成作業(yè)，而壓井作業(yè)整個過程至少需要4～5天；不壓井作業(yè)單口井費用約20萬元左右，僅為壓井更換井口閥門作業(yè)的3左右，施工費用相對較低，大大降低了生產成本。隨著靖邊氣田開發(fā)的延伸，氣井井筒、地面管線在高礦化度H2O、高含H2S和CO2等腐蝕因素共同作用下，腐蝕情況日趨嚴重，逐漸影響到氣田的安全生產。結合靖邊氣田歷年開發(fā)的現狀，通過腐蝕檢測和腐蝕機理、影響因素分析，來掌握氣田各環(huán)節(jié)的腐蝕現狀和主要影響因素，并有針對性采取優(yōu)選氣井管柱、井筒加注緩蝕劑、支干線陰極保護系統的研究并采取較為有效的防護技術，以減緩氣田腐蝕情況。一、氣田腐蝕機理簡介在氣田生產過程中，表現最為突出的腐蝕類型有電化學腐蝕、H2S應力腐蝕、CO2腐蝕等，此外，還有埋地管線的外圍土壤腐蝕。電化學腐蝕、H2S應力腐蝕貫穿于氣田開發(fā)的整個過程，包括氣井井筒、井口、采氣管線、集氣支干線及集氣站、凈化廠內的天然氣管線和設備；而CO2腐蝕主要表現在氣井井筒的腐蝕穿孔及垢下腐蝕、凈化設備的片狀坑蝕和潰瘍性腐蝕。電化學腐蝕：電化學腐蝕是指金屬與電解質發(fā)生電化學反應而產生的破壞。在腐蝕過程中有電流產生。電化學腐蝕的過程至少包括有一個陽極反應和一個陰極反應，并與流過金屬內部的電子流和介質中定向遷移的離子聯系在一起。陽極反應是是金屬原子從金屬轉移到介質中并放出電子的過程，即氧化過程。陰極反應是介質中的氧化劑奪取電子發(fā)生還原反應的還原過程。在氣田開發(fā)過程中，鋼在酸性水溶液中腐蝕時，在陽極區(qū)的Fe被氧化成Fe2+，所放出的電子自陽極（Fe）流至鋼表面的陰極區(qū)上，與H+作用而還原成氫氣，即陽極反應：Fe Fe2+ + 2e陰極反應：2H+ + 2e H2 ↑總反應：Fe + 2H+ Fe2+ + H2 ↑電化學腐蝕實際上是一個短路的原電池反應的結果，這種原電池又稱為腐蝕原電池。氣井管柱在H2OH2SCO2中、天然氣管線的內部和與外部土壤之間以及集氣、凈化設備在潮濕的H2S、CO2等環(huán)境中的腐蝕均屬此類。H2S應力腐蝕：H2S水溶液對鋼材電化學腐蝕的另一產物是氫。滲入鋼鐵的氫原子，將破壞其機體的連續(xù)性，從而導致氫損傷。H2S作為一種強滲氫介質，這不僅是因為它本身提供了氫的來源，而且還起著毒化的作用，阻礙氫原子結合成氫分子的反應，于是提高了鋼鐵表面的氫濃度，其結果加速了氫向鋼中的擴散溶解過程。在含H2S的酸性氣田上，氫損傷主要表現為硫化物應力開裂（SSC）和氫致開裂（HIC）。CO2腐蝕一般來說, 干燥的二氧化碳對鋼鐵沒有什么侵蝕性。而它在潮濕的環(huán)境下或溶于水后對鋼鐵有極強的腐蝕性。與強酸(如鹽酸) 相比, 由于二氧化碳溶于水后, 在相同的濃度條件下, 其總酸度較高, 因此, 它對鋼鐵的腐蝕比強酸還要嚴重。二氧化碳腐蝕可能使油氣井的壽命下降到18個月, 甚至6個月。低碳鋼的腐蝕速度為3～6mm/a，[4]外圍土壤腐蝕土壤是氣、液、固組成的多相體系，且具有毛細管效應（多孔、吸附）、不均勻性、不流動性等特質。根絕這些特點，金屬在土壤中的主要腐蝕形式有不均勻性引起的微觀及宏觀腐蝕電池、應力腐蝕開裂（SCC）、雜散電流腐蝕和細菌腐蝕等。1）不均勻性引起的微觀及宏觀腐蝕電池。不同地區(qū)，土壤的性質變化極大。從腐蝕角度來看，土壤中供養(yǎng)程度差異是造成不均勻性腐蝕電池的主要原因。供氧充足區(qū)域一般易成為陰極；供氧不足區(qū)域易成為陽極。此外，材料種類和狀態(tài)也會影響其陰、陽分布。根據這個思路，可將土壤腐蝕電池常見的陰、陽位置歸納成下表。表1 土壤腐蝕電池陰、陽極區(qū)一般發(fā)生位置陽極區(qū)粘土緊密埋設深含水多應力集中區(qū)新管道A3鋼陰極區(qū)沙土疏松埋設淺含水少無應力區(qū)老管道16Mn鋼當然，實際陰、陽極位置應當根據具體情況，靠測量來確定。2）應力腐蝕開裂（SCC）應力腐蝕開裂是造成地下管道破裂的主要原因之一，易發(fā)生在陰極保護管道表面涂層剝落部位。根據最新研究表明，有兩類土壤應力腐蝕開裂：一類稱為高pH值應力腐蝕，好發(fā)生在陰極保護作用下瀝青等涂層管道的破損表面。有一陰極保護電流的驅使，土壤中的鈣、鎂等陽離子通過涂層缺陷，集中到管道表面，造成堿性物質（濃溶液或晶體）聚積，現場調查中有時剝開破裂涂層可見到白色粉末。另一類土壤應力腐蝕是近十幾年才引起重視的，發(fā)生在聚乙烯膠帶之類涂層的管道破損處，稱為近中性應力腐蝕，管道表面聚集溶液為pH值=6～7的含鹽很少的中性液體，這類腐蝕在氣候寒冷的高壓輸氣管道頻頻發(fā)生，造成極大的危害。據說，國內目前尚無此類腐蝕破裂的報道。3）雜散電流腐蝕雜散電流是大地中不按指定回路流動的亂散電流，可能是交流的也可能是只留得，其強度及持續(xù)時間等差異很大。埋地金屬構件遭受雜散電流時，如果電流方向由金屬構件流向土壤，那么該部位會引起嚴重腐蝕（相當于外電流強制陽極極化作用）。這類腐蝕有時也稱為電蝕。直流雜散電流來源十分廣泛，一般有電氣化鐵路、直流電源接地線、電焊機、陰極保護系統等。交流雜散電流可能的來源有交流電源接地線、管道與電源平行時產生的感應電流等。此外，大氣雷電對地下構件發(fā)生雷擊時，也會產生短暫和高強度的電流流動，這類電流在管道表面造成邊緣清晰、底部光滑的點擊坑。交流雜散電流腐蝕一般要比直流的輕。研究表明，雜散電流腐蝕的規(guī)則是：腐蝕只發(fā)生在埋地金屬的特定部位，電流從該處流到土壤；其它部分，包括流入部位都不腐蝕，或簡化說流出部位腐蝕、其他不腐蝕。4）細菌腐蝕有調查統計，金屬在土壤中腐蝕多數涉及微生物活動，土壤中存在微生物種類非常多，并非所有微生物都和腐蝕有關，只有少數幾種與腐蝕密切相關，稱為腐蝕微生物，如細菌、霉菌、放線菌、病毒等等。近年研究表明，腐蝕細菌的腐蝕作用和它們在材料表面生成的生物膜密切相關。污水、土壤等環(huán)境主要腐蝕細菌是硫酸鹽還原菌（SRB），約一半以上地下腐蝕和此類細菌活動有關。二、氣田腐蝕與防護對策氣田大多數氣井產出的天然氣中含H2S、CO2等酸性組分。在氣田的防腐方面采取了以下措施：①氣井采用抗硫的油套管，并定期向井筒油套管加注緩蝕劑；②氣田集氣支干線輸送脫水后的干氣，并定期進行清管；③對管線采用抗老化、絕緣性好的環(huán)氧煤瀝青、環(huán)氧粉末、三層PE等外防腐層進行防護；④對集氣支、干線外加電流陰極保護。一）氣井井筒腐蝕與防護措施結合氣井的生產工藝條件和腐蝕環(huán)境，主要從管柱優(yōu)選和加注緩蝕劑兩方面入手來緩解氣井管柱的腐蝕情況，并利用氣井管柱更換來研究腐蝕機理。1992年起，開發(fā)的早期暴露出一些腐蝕問題，見下表。表2 氣田開發(fā)早期腐蝕狀況簡表井號事故日期事故簡況腐蝕原因S8519921211個油管接箍縱向開裂造成油管斷落，節(jié)箍材料鋼級P105。硫化物應力腐蝕開裂SSC, 油管選材不當.S6　絲扣脫扣,造成油管斷落,%。硫化物應力腐蝕開裂SSC，油管絲扣S157　絲扣脫扣,造成油管斷落。油管絲扣S8S6林2　測井時，錄井鋼絲斷造成測試工具落井。硫化物應力腐蝕開裂SSC，錄井鋼絲不抗硫林219928 彈簧管鋼片爆裂，%硫化物應力腐蝕開裂SSC,未選擇抗硫壓力表S8219929 彈簧管焊接部位破裂。未選擇抗硫壓力表S3619948 生產2個月左右管線腐蝕刺穿，%。硫化物應力腐蝕開裂SSC,輸氣管道林5　舊鉆桿代替輸氣管線,焊口部位破裂。硫化物應力腐蝕開裂SSC,輸氣管道S5S181　分離器前法蘭盤，發(fā)生頭發(fā)寬腐蝕裂紋。法蘭S7S178　酸化后7天在1000m和2500m兩處出現油管腐蝕穿孔。酸化工藝不當，加強酸化液體的質量管理針對這些問題，油田的鉆采工藝研究院等單位，與四川石油管理局設計院緊密合作，開展了《陜甘寧盆地中部氣田腐蝕評價和試驗研究》等課題的攻關。同時通過與川崎、新日鐵等日本鋼管公司的廣泛交流，提出了防腐對策。油套管選材1993～1994年靖邊氣田對陜井長1～長8（400～1287米）水層進行分層腐蝕性測試，對合理的套管材質篩選和固井水泥返高起到了一定的指導作用。