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油气开采井筒腐蚀结垢与堵塞机理
作者：万里平、文云飞、桑琴 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2023-06-01
ISBN：9787122429810
定价：¥128.00
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内容简介
本书在概述油气井开采过程中生产管柱的腐蚀特点、结垢机理、井筒堵塞及其影响因素的基础上，详细阐述了油气井CO2腐蚀、H2S CO2共存环境的腐蚀、H2S CO2共存环境中基于遗传算法优化BP神经网络腐蚀速率预测、空气泡沫驱井筒腐蚀机理及控制措施、油井环空加注缓蚀剂参数优化室内台架实验及预膜效果数值模拟，论述了无机垢的形成机理及结垢影响因素、硫酸钡溶垢剂的研制及性能评价，并从油气井堵塞原因和机理出发，对油气井解堵剂的开发及其性能进行了研究。此外，还介绍了国内外各油田在生产过程中发生的油气井腐蚀结垢和井筒堵塞案例。 本书主要供从事钻完井、腐蚀与防护及油气田开发方面的工程技术人员参考，也可作为石油大专院校相关专业的本科生、研究生和教师的参考用书。
作者简介
无
目录
第1章 绪论 001
1.1 生产管柱腐蚀特点及影响因素 001
1.1.1 腐蚀特点 002
1.1.2 影响因素 002
1.2 结垢机理及影响因素的研究现状 007
1.2.1 国外研究现状 008
1.2.2 国内研究现状 009
1.3 井筒堵塞特点及研究现状 010
1.3.1 有机垢堵塞的危害 010
1.3.2 国外研究现状 010
1.3.3 国内研究现状 014
第2章 油气井CO2腐蚀 017
2.1 CO2腐蚀机理 017
2.2 S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀行为 018
2.2.1 主要实验设备 019
2.2.2 实验用管材及腐蚀介质 019
2.2.3 实验步骤 020
2.2.4 实验结果 021
2.3 G105钻杆和P110油管在含CO2地层水中腐蚀行为 029
2.3.1 主要实验设备 029
2.3.2 实验用管材及腐蚀介质 029
2.3.3 实验结果 030
第3章 油气井H2S CO2共存环境腐蚀 041
3.1 实验方法 041
3.2 高温高压腐蚀实验 042
3.2.1 温度对平均腐蚀速率的影响 042
3.2.2 流速对平均腐蚀速率的影响 042
3.2.3 pH值对平均腐蚀速率的影响 043
3.2.4 PCO2/PH2S分压比对平均腐蚀速率的影响 043
3.2.5 液相/气相腐蚀速率对比 043
3.3 腐蚀产物膜分析 044
3.3.1 腐蚀产物膜SEM形貌观察 044
3.3.2 腐蚀产物膜EDS和XRD分析 045
3.3.3 腐蚀产物膜XPS分析 048
3.4 腐蚀机理 052
3.4.1 二氧化碳腐蚀 052
3.4.2 氧腐蚀 053
3.4.3 硫化氢腐蚀 053
3.4.4 单质硫腐蚀 054
3.4.5 电偶腐蚀 054
3.5 三点弯曲试验 055
3.5.1 试验材料及方法 055
3.5.2 裂纹观察及数据处理 056
3.5.3 试验结果与讨论 056
第4章 油气井H2S CO2共存环境腐蚀速率预测 060
4.1 H2S CO2腐蚀速率预测研究现状 060
4.1.1 De Waard预测模型 061
4.1.2 NorsokM506预测模型 061
4.2 腐蚀数学模型的建立 063
4.2.1 腐蚀体系中以CO2为主导时的模型 064
4.2.2 腐蚀体系中以H2S为主导时的模型 065
4.2.3 腐蚀体系中以协同竞争为主导时的模型 065
4.3 基于BP神经网络预测腐蚀速率 067
4.3.1 BP神经网络结构与运算步骤 068
4.3.2 BP神经网络预测模型的建立 071
4.3.3 预测结果分析 073
4.4 基于遗传算法优化BP神经网络预测腐蚀速率 074
4.4.1 遗传算法特点与运算步骤 075
4.4.2 遗传算法优化BP神经网络运行步骤 076
4.4.3 遗传算法优化BP神经网络预测模型的建立 077
4.4.4 预测结果分析 078
4.5 腐蚀速率预测探讨 084
第5章 空气泡沫驱井筒腐蚀与控制 086
5.1 GY油田现场腐蚀调研 086
5.1.1 现场水质分析 086
5.1.2 现场腐蚀产物分析 088
5.2 地表水配制泡沫的腐蚀模拟实验 091
5.2.1 注入空气压力对腐蚀速率的影响 092
5.2.2 注入空气温度对腐蚀速率的影响 093
5.2.3 空气/泡沫交替注入频率对腐蚀速率的影响 095
5.2.4 注入流速对腐蚀速率的影响 097
5.2.5 注入空气湿度对腐蚀速率的影响 099
5.3 回注水配制泡沫的腐蚀模拟实验 102
5.3.1 注入空气压力对腐蚀速率的影响 102
5.3.2 注入空气温度对腐蚀速率的影响 104
5.3.3 空气/泡沫交替注入频率对腐蚀速率的影响 106
5.3.4 注入流速对腐蚀速率的影响 108
5.3.5 注入空气湿度对腐蚀速率的影响 110
5.4 室内腐蚀模拟实验的腐蚀产物分析 112
5.5 空气泡沫驱腐蚀控制措施 115
5.5.1 添加缓蚀阻垢剂 115
5.5.2 添加杀菌剂 119
5.5.3 牺牲阳极保护 125
5.5.4 降低注入空气中氧含量 129
第6章 环空加注缓蚀剂实验及预膜效果仿真 131
6.1 缓蚀剂优选与评价 132
6.1.1 缓蚀剂物化性质测试 132
6.1.2 P110试片腐蚀空白实验 133
6.1.3 XHY-7缓蚀剂应用效果评价 134
6.1.4 CX-19缓蚀剂应用效果评价 136
6.1.5 CX-19C缓蚀剂应用效果评价 138
6.2 台架实验准备 140
6.2.1 实验目的 140
6.2.2 实验装置 141
6.2.3 实验参数设计 141
6.3 实验结果 146
6.3.1 临界注气量及缓蚀剂注入量实验 146
6.3.2 缓蚀剂小注入量及成膜厚度实验 150
6.3.3 两种缓蚀剂预膜效果对比 153
6.3.4 堵漏剂加量对缓蚀剂预膜效果影响 153
6.4 缓蚀剂流动状态及预膜效果仿真 154
6.4.1 模型的建立 154
6.4.2 室内缓蚀剂（1型）流动及预膜效果分析 154
6.4.3 室内缓蚀剂（2型）流动及预膜效果分析 158
6.4.4 两种缓蚀剂室内预膜效果对比 161
6.4.5 井下缓蚀剂（1型）流动及预膜效果分析 162
6.4.6 井下缓蚀剂（2型）流动及预膜效果分析 165
6.4.7 两种缓蚀剂井下预膜效果对比 168
6.4.8 缓蚀剂注入全井段管柱预膜效果评价 168
第7章 油气井结垢影响因素分析 177
7.1 无机垢形成机理 177
7.1.1 碳酸钙结垢机理 178
7.1.2 碳酸镁结垢机理 179
7.1.3 硫酸钙结垢机理 179
7.1.4 硫酸钡结垢机理 179
7.2 结垢影响因素分析 179
7.2.1 采出液水质分析 180
7.2.2 混合比对结垢的影响 181
7.2.3 温度对结垢的影响 182
7.2.4 压力对结垢的影响 183
7.2.5 pH值对结垢的影响 183
7.3 阻垢剂筛选 184
7.3.1 阻垢剂类型筛选 184
7.3.2 阻垢剂浓度筛选 185
第8章 硫酸钡溶垢剂的研制及性能评价 187
8.1 硫酸钡溶垢剂主剂的筛选与复配 187
8.1.1 溶垢效果评价实验步骤 187
8.1.2 溶垢剂单剂筛选 188
8.1.3 溶垢剂复配 190
8.2 增溶剂对溶垢效果的影响 192
8.3 增效剂对溶垢效果的影响 192
8.4 分散剂FS-1合成及阻垢性能评价 193
8.4.1 合成方法 193
8.4.2 合成条件优选 194
8.4.3 正交实验 197
8.4.4 分散剂红外光谱表征 198
8.4.5 分散剂阻垢机理 199
8.4.6 分散剂阻垢性能评价 200
8.5 硫酸钡溶垢剂配方确定及性能评价 201
8.5.1 硫酸钡溶垢剂配方的确定 201
8.5.2 硫酸钡溶垢剂性能评价 203
第9章 油气井堵塞原因及机理 206
9.1 堵塞物成分分析 207
9.1.1 分析方法 207
9.1.2 堵塞物物性分析 207
9.1.3 堵塞物有机-无机成分分析 212
9.2 堵塞物赋存环境分析 215
9.2.1 堵塞物浸泡液阴离子测试 216
9.2.2 堵塞物浸泡液阳离子测试 217
9.3 堵塞原因及机理 219
9.3.1 元坝地区气井基本特征 219
9.3.2 硫沉积影响因素 220
9.3.3 沥青质沉积影响机制 225
9.3.4 天然气水合物堵塞影响机制 229
9.3.5 腐蚀因素 232
9.3.6 缓蚀剂加注因素 234
第10章 油气井解堵剂的研制及评价 235
10.1 解堵剂合成 235
10.1.1 解堵剂分子设计构想 235
10.1.2 解堵剂合成原料及方法的确定 236
10.1.3 聚合实验步骤及装置 236
10.1.4 解堵剂合成步骤 237
10.2 解堵效果分析方法 241
10.3 引发剂优选原则 242
10.4 合成条件优化 242
10.4.1 正交实验 242
10.4.2 单因素实验 244
10.5 合成解堵剂形貌 246
10.6 解堵剂红外光谱表征 248
10.6.1 合成产物红外光谱分析 248
10.6.2 副产物红外光谱分析 248
10.7 复合解堵剂的研制 249
10.7.1 无机酸复配实验 249
10.7.2 螯合剂评价实验 251
10.7.3 溶硫剂复配评价实验 252
10.7.4 有机醇复配评选实验 253
10.7.5 复合解堵剂研制 254
10.8 复合解堵剂室内评价 255
10.8.1 地层水配伍性研究 255
10.8.2 静态腐蚀速率测试 255
10.8.3 抗温性测试 256
10.8.4 堵塞物溶解性测试 257
第11章 油气井腐蚀结垢与防护措施 259
11.1 辽河油田热采井腐蚀 259
11.1.1 热力采油H2S生成机理 259
11.1.2 温度对生成H2S的影响 260
11.1.3 结果比较 262
11.2 四川中坝气田综合防腐 263
11.2.1 工艺流程 263
11.2.2 采取的防腐技术工程 264
11.3 长庆马岭油田井筒腐蚀机理与预防措施 265
11.3.1 马岭油田井筒腐蚀机理 266
11.3.2 中78井区腐蚀情况 268
11.3.3 上里塬井区腐蚀情况及井筒腐蚀主要原因 270
11.3.4 马岭油田井筒腐蚀机理及预防措施 271
11.4 千米桥油田管线除垢方法 274
11.4.1 目前常用的除垢方法简介 274
11.4.2 千米桥油田油管除垢方法的筛选 275
11.4.3 千米桥油田油管防垢除垢现场应用 278
11.5 塔里木油田重晶石堵塞 278
11.5.1 裂缝型低渗气藏损害机理 279
11.5.2 重晶石解堵剂室内评价 280
11.5.3 现场试验 281
11.6 H区块煤层气井防腐措施 283
11.6.1 加注缓蚀剂技术 283
11.6.2 阴极保护技术 285
11.6.3 涂层防腐技术 286
11.6.4 油管内衬技术 287
11.7 阿姆河油田环空带压综合防治 288
11.7.1 环空带压产生的原因 289
11.7.2 环空带压预防措施 290
参考文献 292
1.1 生产管柱腐蚀特点及影响因素 001
1.1.1 腐蚀特点 002
1.1.2 影响因素 002
1.2 结垢机理及影响因素的研究现状 007
1.2.1 国外研究现状 008
1.2.2 国内研究现状 009
1.3 井筒堵塞特点及研究现状 010
1.3.1 有机垢堵塞的危害 010
1.3.2 国外研究现状 010
1.3.3 国内研究现状 014
第2章 油气井CO2腐蚀 017
2.1 CO2腐蚀机理 017
2.2 S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀行为 018
2.2.1 主要实验设备 019
2.2.2 实验用管材及腐蚀介质 019
2.2.3 实验步骤 020
2.2.4 实验结果 021
2.3 G105钻杆和P110油管在含CO2地层水中腐蚀行为 029
2.3.1 主要实验设备 029
2.3.2 实验用管材及腐蚀介质 029
2.3.3 实验结果 030
第3章 油气井H2S CO2共存环境腐蚀 041
3.1 实验方法 041
3.2 高温高压腐蚀实验 042
3.2.1 温度对平均腐蚀速率的影响 042
3.2.2 流速对平均腐蚀速率的影响 042
3.2.3 pH值对平均腐蚀速率的影响 043
3.2.4 PCO2/PH2S分压比对平均腐蚀速率的影响 043
3.2.5 液相/气相腐蚀速率对比 043
3.3 腐蚀产物膜分析 044
3.3.1 腐蚀产物膜SEM形貌观察 044
3.3.2 腐蚀产物膜EDS和XRD分析 045
3.3.3 腐蚀产物膜XPS分析 048
3.4 腐蚀机理 052
3.4.1 二氧化碳腐蚀 052
3.4.2 氧腐蚀 053
3.4.3 硫化氢腐蚀 053
3.4.4 单质硫腐蚀 054
3.4.5 电偶腐蚀 054
3.5 三点弯曲试验 055
3.5.1 试验材料及方法 055
3.5.2 裂纹观察及数据处理 056
3.5.3 试验结果与讨论 056
第4章 油气井H2S CO2共存环境腐蚀速率预测 060
4.1 H2S CO2腐蚀速率预测研究现状 060
4.1.1 De Waard预测模型 061
4.1.2 NorsokM506预测模型 061
4.2 腐蚀数学模型的建立 063
4.2.1 腐蚀体系中以CO2为主导时的模型 064
4.2.2 腐蚀体系中以H2S为主导时的模型 065
4.2.3 腐蚀体系中以协同竞争为主导时的模型 065
4.3 基于BP神经网络预测腐蚀速率 067
4.3.1 BP神经网络结构与运算步骤 068
4.3.2 BP神经网络预测模型的建立 071
4.3.3 预测结果分析 073
4.4 基于遗传算法优化BP神经网络预测腐蚀速率 074
4.4.1 遗传算法特点与运算步骤 075
4.4.2 遗传算法优化BP神经网络运行步骤 076
4.4.3 遗传算法优化BP神经网络预测模型的建立 077
4.4.4 预测结果分析 078
4.5 腐蚀速率预测探讨 084
第5章 空气泡沫驱井筒腐蚀与控制 086
5.1 GY油田现场腐蚀调研 086
5.1.1 现场水质分析 086
5.1.2 现场腐蚀产物分析 088
5.2 地表水配制泡沫的腐蚀模拟实验 091
5.2.1 注入空气压力对腐蚀速率的影响 092
5.2.2 注入空气温度对腐蚀速率的影响 093
5.2.3 空气/泡沫交替注入频率对腐蚀速率的影响 095
5.2.4 注入流速对腐蚀速率的影响 097
5.2.5 注入空气湿度对腐蚀速率的影响 099
5.3 回注水配制泡沫的腐蚀模拟实验 102
5.3.1 注入空气压力对腐蚀速率的影响 102
5.3.2 注入空气温度对腐蚀速率的影响 104
5.3.3 空气/泡沫交替注入频率对腐蚀速率的影响 106
5.3.4 注入流速对腐蚀速率的影响 108
5.3.5 注入空气湿度对腐蚀速率的影响 110
5.4 室内腐蚀模拟实验的腐蚀产物分析 112
5.5 空气泡沫驱腐蚀控制措施 115
5.5.1 添加缓蚀阻垢剂 115
5.5.2 添加杀菌剂 119
5.5.3 牺牲阳极保护 125
5.5.4 降低注入空气中氧含量 129
第6章 环空加注缓蚀剂实验及预膜效果仿真 131
6.1 缓蚀剂优选与评价 132
6.1.1 缓蚀剂物化性质测试 132
6.1.2 P110试片腐蚀空白实验 133
6.1.3 XHY-7缓蚀剂应用效果评价 134
6.1.4 CX-19缓蚀剂应用效果评价 136
6.1.5 CX-19C缓蚀剂应用效果评价 138
6.2 台架实验准备 140
6.2.1 实验目的 140
6.2.2 实验装置 141
6.2.3 实验参数设计 141
6.3 实验结果 146
6.3.1 临界注气量及缓蚀剂注入量实验 146
6.3.2 缓蚀剂小注入量及成膜厚度实验 150
6.3.3 两种缓蚀剂预膜效果对比 153
6.3.4 堵漏剂加量对缓蚀剂预膜效果影响 153
6.4 缓蚀剂流动状态及预膜效果仿真 154
6.4.1 模型的建立 154
6.4.2 室内缓蚀剂（1型）流动及预膜效果分析 154
6.4.3 室内缓蚀剂（2型）流动及预膜效果分析 158
6.4.4 两种缓蚀剂室内预膜效果对比 161
6.4.5 井下缓蚀剂（1型）流动及预膜效果分析 162
6.4.6 井下缓蚀剂（2型）流动及预膜效果分析 165
6.4.7 两种缓蚀剂井下预膜效果对比 168
6.4.8 缓蚀剂注入全井段管柱预膜效果评价 168
第7章 油气井结垢影响因素分析 177
7.1 无机垢形成机理 177
7.1.1 碳酸钙结垢机理 178
7.1.2 碳酸镁结垢机理 179
7.1.3 硫酸钙结垢机理 179
7.1.4 硫酸钡结垢机理 179
7.2 结垢影响因素分析 179
7.2.1 采出液水质分析 180
7.2.2 混合比对结垢的影响 181
7.2.3 温度对结垢的影响 182
7.2.4 压力对结垢的影响 183
7.2.5 pH值对结垢的影响 183
7.3 阻垢剂筛选 184
7.3.1 阻垢剂类型筛选 184
7.3.2 阻垢剂浓度筛选 185
第8章 硫酸钡溶垢剂的研制及性能评价 187
8.1 硫酸钡溶垢剂主剂的筛选与复配 187
8.1.1 溶垢效果评价实验步骤 187
8.1.2 溶垢剂单剂筛选 188
8.1.3 溶垢剂复配 190
8.2 增溶剂对溶垢效果的影响 192
8.3 增效剂对溶垢效果的影响 192
8.4 分散剂FS-1合成及阻垢性能评价 193
8.4.1 合成方法 193
8.4.2 合成条件优选 194
8.4.3 正交实验 197
8.4.4 分散剂红外光谱表征 198
8.4.5 分散剂阻垢机理 199
8.4.6 分散剂阻垢性能评价 200
8.5 硫酸钡溶垢剂配方确定及性能评价 201
8.5.1 硫酸钡溶垢剂配方的确定 201
8.5.2 硫酸钡溶垢剂性能评价 203
第9章 油气井堵塞原因及机理 206
9.1 堵塞物成分分析 207
9.1.1 分析方法 207
9.1.2 堵塞物物性分析 207
9.1.3 堵塞物有机-无机成分分析 212
9.2 堵塞物赋存环境分析 215
9.2.1 堵塞物浸泡液阴离子测试 216
9.2.2 堵塞物浸泡液阳离子测试 217
9.3 堵塞原因及机理 219
9.3.1 元坝地区气井基本特征 219
9.3.2 硫沉积影响因素 220
9.3.3 沥青质沉积影响机制 225
9.3.4 天然气水合物堵塞影响机制 229
9.3.5 腐蚀因素 232
9.3.6 缓蚀剂加注因素 234
第10章 油气井解堵剂的研制及评价 235
10.1 解堵剂合成 235
10.1.1 解堵剂分子设计构想 235
10.1.2 解堵剂合成原料及方法的确定 236
10.1.3 聚合实验步骤及装置 236
10.1.4 解堵剂合成步骤 237
10.2 解堵效果分析方法 241
10.3 引发剂优选原则 242
10.4 合成条件优化 242
10.4.1 正交实验 242
10.4.2 单因素实验 244
10.5 合成解堵剂形貌 246
10.6 解堵剂红外光谱表征 248
10.6.1 合成产物红外光谱分析 248
10.6.2 副产物红外光谱分析 248
10.7 复合解堵剂的研制 249
10.7.1 无机酸复配实验 249
10.7.2 螯合剂评价实验 251
10.7.3 溶硫剂复配评价实验 252
10.7.4 有机醇复配评选实验 253
10.7.5 复合解堵剂研制 254
10.8 复合解堵剂室内评价 255
10.8.1 地层水配伍性研究 255
10.8.2 静态腐蚀速率测试 255
10.8.3 抗温性测试 256
10.8.4 堵塞物溶解性测试 257
第11章 油气井腐蚀结垢与防护措施 259
11.1 辽河油田热采井腐蚀 259
11.1.1 热力采油H2S生成机理 259
11.1.2 温度对生成H2S的影响 260
11.1.3 结果比较 262
11.2 四川中坝气田综合防腐 263
11.2.1 工艺流程 263
11.2.2 采取的防腐技术工程 264
11.3 长庆马岭油田井筒腐蚀机理与预防措施 265
11.3.1 马岭油田井筒腐蚀机理 266
11.3.2 中78井区腐蚀情况 268
11.3.3 上里塬井区腐蚀情况及井筒腐蚀主要原因 270
11.3.4 马岭油田井筒腐蚀机理及预防措施 271
11.4 千米桥油田管线除垢方法 274
11.4.1 目前常用的除垢方法简介 274
11.4.2 千米桥油田油管除垢方法的筛选 275
11.4.3 千米桥油田油管防垢除垢现场应用 278
11.5 塔里木油田重晶石堵塞 278
11.5.1 裂缝型低渗气藏损害机理 279
11.5.2 重晶石解堵剂室内评价 280
11.5.3 现场试验 281
11.6 H区块煤层气井防腐措施 283
11.6.1 加注缓蚀剂技术 283
11.6.2 阴极保护技术 285
11.6.3 涂层防腐技术 286
11.6.4 油管内衬技术 287
11.7 阿姆河油田环空带压综合防治 288
11.7.1 环空带压产生的原因 289
11.7.2 环空带压预防措施 290
参考文献 292
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