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一、前言
部分区块油井因二氧化碳腐蚀造成频繁躺井，直接影响油田的正常生产，油井二氧化碳腐蚀是制约油田生产开发的一个重要因素。采用投放缓蚀剂、阴极保护器等措施效果不明显，通过对油井腐蚀机理的分析，提出防止油井二氧化碳腐蚀工艺措施，减少油井的腐蚀，延长了油井的检泵周期，节约了油田的检测和维修成本，提高油田的开发水平。
二、腐蚀影响因素研究
1.腐蚀因素
二氧化碳腐蚀钢材主要是二氧化碳溶于水生成碳酸而引起电化学腐蚀所致，主要考虑以下影响因素：1、二氧化碳分压的影响：二氧化碳分压小于0.021MPa不产生腐蚀；在0.021～0.21MPa间为中等腐蚀；大于0.21MPa产生严重腐蚀。2、矿化度的影响：溶液中以Cl-的影响最为突出，Cl-浓度越高，腐蚀速度越大，特别是当Cl-浓度大于3000mg/L 时腐蚀速度尤为明显。3、流速的影响：一般认为随流速的增大，H2CO3和H+等去极化剂能更快地扩散到电极表面，使阴极去极化增强，消除扩散控制，同时使腐蚀产生的Fe2+迅速离开腐蚀金属的表面，因而腐蚀速率增大。
2.产出物分析
2.1产出水
在研究的过程中我们对30样本井进行了数据分析与采集，研究治理提供可靠依据。通过对30口油井产出水的PH值、矿化度、氯离子含量和硫酸盐还原菌等指标进行分析，PH值为5.5～6.0，矿化度为44023～84040 mg/L， Cl-平均含36762mg/L ，SRB含量450～1000个/ml。
2.2伴生气
将分析的伴生气中二氧化碳的含量和计算出的分压进行分析可知油井伴生气中二氧化碳的平均含量为1.78%，平均分压为0.28MPa。油田产出水的二氧化碳含量相对较多，属于严重腐蚀等级，同时产出液的PH值较低（5.5～6.0），由此会产生严重的电化学腐蚀。
3.腐蚀影响因素认识
通过腐蚀因素的实验分析，可以得出造成油井腐蚀的主要原因是：
3.1油井含水率高，平均含水94.5%，介质的矿化度较高，Cl-、HCO3-等强腐蚀性离子含量高，溶液的PH值介于5.5～6.0之间，呈弱酸性，势必会造成油管、杆的电化学腐蚀。
3.2伴生气中二氧化碳含量较多，平均含量为1.78%，最高达4.68%，通过计算，34.6%油井的二氧化碳分压都大于0.2MPa，因此二氧化碳是造成腐蚀的重要因素。
三、二氧化碳防腐工艺技术研究
1.技术路线
二氧化碳分压对油井和生产系统产生中、重度腐蚀，通过分离井筒中产出液中的二氧化碳含量，降低液体中的二氧化碳含量，减缓H+的去极化作用，从而减轻二氧化碳造成的腐蚀。
由伯努力方程： 12 ρv2+ρgh+p=C
式中：ρ—密度；v—流速；g—重力加速度；h—流体处于的高度；p—流体所受压强
可知：流速增加，其它条件不变，流体所受压强变小，气体可从液体中析出。
另外，由于由于高流速增大了腐蚀介质到金属表面的传质速度，且高流速会阻碍保护膜的形成或破坏保护膜，因而随流速增大，腐蚀速度增加。
解决思路：井下配套防气技术，将二氧化碳分离并通过环套排出，减少泵筒内产出液中二氧化碳的浓度，以此削弱二氧化碳腐蚀；同时由于进入环空的二氧化碳流速大大降低，减缓二氧化碳的腐蚀，在液面以上，二氧化碳呈气态，没有了H+的去极化作用，二氧化碳腐蚀大大降低。
2.配套工艺
高效气液分离器，其原理如下：产出液由进液孔进入高效防气装置，通过防气滤网顺着环形空间下行进入螺旋分离机构部分，气液混合物在螺旋机构内部螺旋向下流动，在离心力的作用下，气体因密度较小沿着螺旋片的内侧经过螺旋片上部的小孔上行，浮到锚体环形空间顶部时，经排气孔排到油套环形空间，而液体因密度较大，就沿着螺旋片外侧下行，下行至锚体的下部，经气敏网进入中心管内部经抽油泵排出，液体经过气敏网时，液体内部所含的细小气泡被过滤在外，沿锚体的环形空间上行至顶部排气孔排出。
四、现场应用及效果
2012年以来，我们对腐蚀井进行了全方位的跟踪分析，针对二氧化碳腐蚀进行了深入研究，应用高效防气技术有针对性的治理工作，取得了明显的效果。
针对腐蚀较为严重的8口油井综合分析，定性为典型二氧化碳腐蚀，措施前8口井的平均免修周期为104天，措施后的4口井平均免修周期延长的276天，延长了196天，远远超过了措施前的免修期，另外4口井持续正常生产，效果十分显著。
典型井例---徐侧14井
该井历年来均因腐蚀造成躺井，平均检泵周期仅60天，2013.4.23日检泵发现内液面油管挂下84根，外液面不详，全井油管内壁腐蚀，油管挂下第98根有2处砂眼，调查历次作业现场管杆起出情况，均变现为油管在80～100根之间腐蚀穿孔，根据徐集油田沙三下天然气化验资料，该井硫化氢无、二氧化碳含量2.26%、氮气0.89%。分析认为地层中二氧化碳在此位置高浓度析出或在此位置碳酸根浓度较高引起腐蚀，故对该类腐蚀井提出新的思路，即下入防气装置，将二氧化碳在环套分离出来，从套管放掉，以削弱二氧化碳腐蚀。
截至2014.3.10日，该井生产正常，管杆连续工作320天，目前继续有效。保证了油井的生产，至少减少检泵作业5次，至少节约作业、成本、占产等费用30万元。
五、结论及认识
1.对以二氧化碳腐蚀为主因的油井配套防气技术，将二氧化碳分离并通过环套排出，减少泵筒内产出液中二氧化碳的浓度，减轻二氧化碳腐蚀，从实践结果来看是可行的。
2.目前我们针对二氧化碳分压和流速的影响加以控制，取得了良好的效果，为进一步提高防腐效果，下步针对二氧化碳腐蚀协同的其它方面不断加以优化。
作者简介
郑军林（1966-）男，汉，陕西岐山人，工程师，主要从事采油技术及管理工作。
部分区块油井因二氧化碳腐蚀造成频繁躺井，直接影响油田的正常生产，油井二氧化碳腐蚀是制约油田生产开发的一个重要因素。采用投放缓蚀剂、阴极保护器等措施效果不明显，通过对油井腐蚀机理的分析，提出防止油井二氧化碳腐蚀工艺措施，减少油井的腐蚀，延长了油井的检泵周期，节约了油田的检测和维修成本，提高油田的开发水平。
二、腐蚀影响因素研究
1.腐蚀因素
二氧化碳腐蚀钢材主要是二氧化碳溶于水生成碳酸而引起电化学腐蚀所致，主要考虑以下影响因素：1、二氧化碳分压的影响：二氧化碳分压小于0.021MPa不产生腐蚀；在0.021～0.21MPa间为中等腐蚀；大于0.21MPa产生严重腐蚀。2、矿化度的影响：溶液中以Cl-的影响最为突出，Cl-浓度越高，腐蚀速度越大，特别是当Cl-浓度大于3000mg/L 时腐蚀速度尤为明显。3、流速的影响：一般认为随流速的增大，H2CO3和H+等去极化剂能更快地扩散到电极表面，使阴极去极化增强，消除扩散控制，同时使腐蚀产生的Fe2+迅速离开腐蚀金属的表面，因而腐蚀速率增大。
2.产出物分析
2.1产出水
在研究的过程中我们对30样本井进行了数据分析与采集，研究治理提供可靠依据。通过对30口油井产出水的PH值、矿化度、氯离子含量和硫酸盐还原菌等指标进行分析，PH值为5.5～6.0，矿化度为44023～84040 mg/L， Cl-平均含36762mg/L ，SRB含量450～1000个/ml。
2.2伴生气
将分析的伴生气中二氧化碳的含量和计算出的分压进行分析可知油井伴生气中二氧化碳的平均含量为1.78%，平均分压为0.28MPa。油田产出水的二氧化碳含量相对较多，属于严重腐蚀等级，同时产出液的PH值较低（5.5～6.0），由此会产生严重的电化学腐蚀。
3.腐蚀影响因素认识
通过腐蚀因素的实验分析，可以得出造成油井腐蚀的主要原因是：
3.1油井含水率高，平均含水94.5%，介质的矿化度较高，Cl-、HCO3-等强腐蚀性离子含量高，溶液的PH值介于5.5～6.0之间，呈弱酸性，势必会造成油管、杆的电化学腐蚀。
3.2伴生气中二氧化碳含量较多，平均含量为1.78%，最高达4.68%，通过计算，34.6%油井的二氧化碳分压都大于0.2MPa，因此二氧化碳是造成腐蚀的重要因素。
三、二氧化碳防腐工艺技术研究
1.技术路线
二氧化碳分压对油井和生产系统产生中、重度腐蚀，通过分离井筒中产出液中的二氧化碳含量，降低液体中的二氧化碳含量，减缓H+的去极化作用，从而减轻二氧化碳造成的腐蚀。
由伯努力方程： 12 ρv2+ρgh+p=C
式中：ρ—密度；v—流速；g—重力加速度；h—流体处于的高度；p—流体所受压强
可知：流速增加，其它条件不变，流体所受压强变小，气体可从液体中析出。
另外，由于由于高流速增大了腐蚀介质到金属表面的传质速度，且高流速会阻碍保护膜的形成或破坏保护膜，因而随流速增大，腐蚀速度增加。
解决思路：井下配套防气技术，将二氧化碳分离并通过环套排出，减少泵筒内产出液中二氧化碳的浓度，以此削弱二氧化碳腐蚀；同时由于进入环空的二氧化碳流速大大降低，减缓二氧化碳的腐蚀，在液面以上，二氧化碳呈气态，没有了H+的去极化作用，二氧化碳腐蚀大大降低。
2.配套工艺
高效气液分离器，其原理如下：产出液由进液孔进入高效防气装置，通过防气滤网顺着环形空间下行进入螺旋分离机构部分，气液混合物在螺旋机构内部螺旋向下流动，在离心力的作用下，气体因密度较小沿着螺旋片的内侧经过螺旋片上部的小孔上行，浮到锚体环形空间顶部时，经排气孔排到油套环形空间，而液体因密度较大，就沿着螺旋片外侧下行，下行至锚体的下部，经气敏网进入中心管内部经抽油泵排出，液体经过气敏网时，液体内部所含的细小气泡被过滤在外，沿锚体的环形空间上行至顶部排气孔排出。
四、现场应用及效果
2012年以来，我们对腐蚀井进行了全方位的跟踪分析，针对二氧化碳腐蚀进行了深入研究，应用高效防气技术有针对性的治理工作，取得了明显的效果。
针对腐蚀较为严重的8口油井综合分析，定性为典型二氧化碳腐蚀，措施前8口井的平均免修周期为104天，措施后的4口井平均免修周期延长的276天，延长了196天，远远超过了措施前的免修期，另外4口井持续正常生产，效果十分显著。
典型井例---徐侧14井
该井历年来均因腐蚀造成躺井，平均检泵周期仅60天，2013.4.23日检泵发现内液面油管挂下84根，外液面不详，全井油管内壁腐蚀，油管挂下第98根有2处砂眼，调查历次作业现场管杆起出情况，均变现为油管在80～100根之间腐蚀穿孔，根据徐集油田沙三下天然气化验资料，该井硫化氢无、二氧化碳含量2.26%、氮气0.89%。分析认为地层中二氧化碳在此位置高浓度析出或在此位置碳酸根浓度较高引起腐蚀，故对该类腐蚀井提出新的思路，即下入防气装置，将二氧化碳在环套分离出来，从套管放掉，以削弱二氧化碳腐蚀。
截至2014.3.10日，该井生产正常，管杆连续工作320天，目前继续有效。保证了油井的生产，至少减少检泵作业5次，至少节约作业、成本、占产等费用30万元。
五、结论及认识
1.对以二氧化碳腐蚀为主因的油井配套防气技术，将二氧化碳分离并通过环套排出，减少泵筒内产出液中二氧化碳的浓度，减轻二氧化碳腐蚀，从实践结果来看是可行的。
2.目前我们针对二氧化碳分压和流速的影响加以控制，取得了良好的效果，为进一步提高防腐效果，下步针对二氧化碳腐蚀协同的其它方面不断加以优化。
作者简介
郑军林（1966-）男，汉，陕西岐山人，工程师，主要从事采油技术及管理工作。