CO2对固井水泥的腐蚀

近年来在钻井开发中,CO2的腐蚀碳化作用已引起业内关注,它主要影响水泥石的微粒结构即孔隙率和抗压强度。本文介绍了超临界条件下CO2腐蚀实验的设备、研究方法及其腐蚀机理,并讨论了碳化腐蚀的介质环境、水泥石抗压强度与环境的关系、CO2的侵入深度等问题。

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第2 6卷

第 1期

石油化工应用P T E ROC HEMI AL I OUs R P C N T Y AP UCA I N TO 3 5

20 0 7年 2月

C 2对固井水泥的腐蚀 O孙富全，侯薇，靳建洲(中国石油集团工程技术研究院，天津塘活 305 ) 041

摘

要：近年来在钻井开发中， O C:的腐蚀碳化作用已引起业内关注，它主要影响水泥石的微粒结构即孔隙率和抗压强度。本文

介绍了超临界条件下 c:腐蚀实验的设备、 0研究方法及其腐蚀机理，并讨论了碳化腐蚀的介质环境、水泥石抗压强度与环境的关系、 0的侵入深度等问题。 C2 关键词： O;临界； C 2超碳化腐蚀；井水泥油中图分类号：'26 ' 5 I E文献标识码： A文章编号：63- 25 20 ) 1 0 3 17 5 8 (0 7 0 - 0 5—0 5

水泥石的腐蚀是钻井界面临的一大难题，腐蚀引 O腐起水泥环封固质量的下降，影响油井的使用寿命。近 2 C 2蚀实验研究年来，在一些油、田、气地热井的开发中遇到了大量的 2 1试样的准备 C . O腐蚀试样的准备可以从两个 C C O,O对水泥石的碳化腐蚀作用引起了业内人士的直接从环境取样或在室内养护。环境取样关注，O的碳化腐蚀影响水泥石的微粒结构即孔隙方面着手： C可直接进行分析，能看出实际腐蚀情况，试率和抗压强度。据报道…,在新西兰 Bod n s田，比较直观， r ld油 aa取样位置在顶由于受 C O腐蚀，许多地热井的套管受到严重损坏，样从开发弃油气井套管周围水泥取出，在底部和中部。为取样的有效性，拟建立一套合理的套管周围发现几乎没有残留的水泥。M l t e等指部、 isn eo取样规则，用有限的样品条件，分分析试样。室内利充出 .】符合 A I 3: . 4 P推荐强度和渗透率的水泥在几个月 内全受到富含 C流体的严重侵蚀。C对水泥石的养护试样可根据研究要求和目的， O O在室内配置、养护， 碳化程度不仅取决于水泥石的化学成分，而且取决于用于腐蚀研究。试样的形状可分为立方柱形 (径直 C O介质本身的性能，如分压、温度和相对湿度等。但 09 或立方块形 ( .8m ) .8×1) 5 0c 。由于其复杂性，对这一现象还缺乏

完整清晰的认识， 2 2研究方法 C 在 . O环境下的水泥腐蚀研究采用两该领域，甚至存在相互矛盾的意见。因此，O腐蚀的种类型： 1在通常条件下先让水泥养护一段时间( C ()如研究对于了解腐蚀影响因素、评价设计 C O环境下的 3天)然后再在 C , O环境下研究水泥石的腐蚀(如2— 固井水泥成分有着重要的意义。 3 )即先成形后腐蚀 ( ot nontn。( )周， Ps abna o ) 2配浆 c i后立即让水泥置于 C O环境，研究 C O对水泥浆的碳 1 C,的超 I性 O临界化影响作用。每种类型所需的 C O介质环境又有动态众所周知，在一定条件下，任何气体都具有气液两和静态两种。动态环境中 C O受外部搅动，处于活动种状态，但对任何一种气体来讲：都存在一温度点，状态，当静态中 C O处于静止状态。无论是第一类型的超过此温度时，气液界面消失，在任何压力下，气体始研究还是第二类型的研究，其考察的内容都包括：渗透终处于气态而没有液态，称之为超临界状态。该点所率、抗压强度变化、 a O含量、 O侵入深度、 CC, C微观形对应的温度、压力、体积称为该气体的临界值。对 C O态等，第二种还要考察 C O对新配浆的粘度、温度、强气体来说：其临界温度为 3℃, 1压力为 7 3 p, .M a一般油度发展等的影响。为了说明问题，一般碳化腐蚀试样气田井的温度很容易超过 3℃, C 1使 O处于超临界状要和在相同温度压力条件下的非碳化试样进行比较。 态。由于其存在以下情况： ) (反驱油生产层连续注入 1 .相对干的 C O或气水连续交替注入。(沿产层开采 2 3研究设备及考察内容 2 ) .. ps a oao ) t b i图 ) C O饱和的地层流体和天然气。(在地面工厂从生产 23 1后碳化系统( o cr nf n该系统( 1的 3 ) 2 c的养护条， 0用于放置试样，外加一些流体中分离 C O并重复循环等，了解 C O的超临界性核J部分是一 1 0e其它附属设备如安全阀、干冰冷凝器、加压泵等来维持所对于研究 C O腐蚀有着积极作用。

收稿日期：06一l— 3 20 l O

作者简介：孙富全(97 )男， 16~,高级工程师，天津大学有机化工专业硕士，现在中石油工程技术

研究院从事固井水泥浆体系的研究工作，通讯地址：0 4 1天津市塘沽区津塘公路 4 3 05 o号固井研究所