（三）钻井完井要求为有利于后期油井举升工艺设计的优化和技术配套，以及油井较长的免修期，对钻井井眼轨迹的要求如下：（1）全角变化率：泵挂深度以上井段控制在5°/30米以内；（2）造斜段造斜率：泵挂深度以上井段控制在5°/30米以内；（3）泵挂处井斜角不大于40°，泵挂位置以上100m井段为稳斜段；（4）造斜深度：钻井过程中遵循深定向的原则。

（六）注入井配套工艺设计（169页）油藏注空气/空气泡沫技术和其他注气开采技术（天然气、二氧化碳、氮气）相比，工业化应用程度还比较低，可供借鉴和使用的成熟技术比较少；工程设计主要参考中原油田空气泡沫调驱先导试验的做法和经验教训，研究制定港东二区五断块明四层系油藏注空气泡沫的注采工程方案，并需要通过现场试验逐渐完善。

1.注入井油管的选择1) 气密封要求宝钢钢管公司对API标准油管螺纹的气密封性能进行试验并得出结论：在29MPa的压力条件下，其螺纹处发生渗漏；说明普通螺纹对气体具有一定的密封性，但性能较差。

中原油田在螺纹间充填密封脂来改善其密封性能，其试验结果为：在管串内气体压力达50MPa后，停止打压，稳定2.5h，压力不降。

说明普通螺纹虽然不具备高压气密封性能，但通过螺纹间充填密封脂，其密封性能完全可大大提高。

港东二区五断块明四注空气泡沫井口最大注入压力定为25MPa，油管通过涂密封脂、缠密封带，完全可以满足要求。

2) 油管防腐要求中原油田空气泡沫调驱和延长油矿吴旗采油一厂注空气现场试验发现，注空气井在井下高温高压条件下，下部油管腐蚀十分严重，都发生过因管柱腐蚀而造成封隔器落井事故。

港东二区五断块明四层系油藏和中原油田空气泡沫试验区块相比，油层浅、油层温度低、地层水矿化度低，腐蚀应当比中原油田要小；但是腐蚀问题也是中原油田至今还没有很好解决的问题，因此在先导试验中也绝不能忽视。

下井管柱金属材料选择导向中，主要考虑CO2和H2S腐蚀因素。

依据中原油田和大庆油田的先导试验经验，港东二区五可以选用：基体材质为N80，经过防腐处理(内涂层环氧树脂)的油管。

另外，在封隔器上部和下部油管外接环形腐蚀挂片进行相关流体介质腐蚀速率的监测（见图2-6）。

3) 油管尺寸注入试验井生产套管均为51/2in，依据日注液量和气量的要求，常用的27/8in 尺寸的油管完全可以满足注入要求。

2.注入井管柱设计为减少注空气泡沫过程中气体的渗漏，管柱设计应尽可能简化。

根据港东二区五断块明四层系油藏情况，在油层上部下一个保护性注气封隔器，油套环空添加环空保护液；设计要求封隔器能耐高压气密封，使用耐腐胶筒，钢体采用不锈钢材料；封隔器上部连接水力锚，双向锚定。

封隔器坐封位置应当在注入井段上部20-30m处的套管上，并避开套管接箍；考虑测吸入剖面的需要，则管柱底部连接喇叭口，位置应在油层上部。

3.封隔器选择为了避免高压气体对套管潜在的破坏以及井口事故发生，用注气专用封隔器封隔油套环形空间，并在油套环空中充填保护液，保护油套环空，避免封隔器以上套管承受高压和免受腐蚀。

采用耐气密封的CY441-116封隔器；钢体要求采用耐腐蚀的合金钢材料，最大外径为Φ116mm，封隔器承压能力42MPa，最大耐温120℃；坐封、解封安全可靠。

4.注入井达到的技术要求①整体管柱耐压25MPa；②整体管柱耐温100℃；③整体管柱满足注入介质为空气条件下的气密封要求；④管柱能满足后期常规测试需要；⑤井口及采油树无任何渗漏，各阀门、装置开关灵活、可靠、安全，达到设计要求和技术标准。

五、腐蚀因素分析及防腐对策在空气泡沫驱实施过程中，注入井及采油井井下及地面设备处于腐蚀环境中，针对试验过程中二氧化碳和氧腐蚀因素，对从地面到井下不同环节可能引起的腐蚀问题进行分析，提出腐蚀防护对策。

（一）注入流体性质1.注入水港东二区五断块注入水矿化度较低，一般约为4000mg/L左右。

表2-4 注入水水质分析指标2.空气注入空气为空压机压缩后的压缩空气，注入压力最大25MPa。

3.起泡剂本项目使用GFPA-2起泡剂，原料为液体。

起泡剂化学性质：无腐蚀，原液有效含量35%，粘度24.5mPa.s,密度1.0g/cm3，起泡液原液PH值9.65。

泡沫混合液为表面活性剂溶液与空气混合液；现场用污水直接配制成起泡剂注入浓度0.4%、0.6%。

泡沫液为表面活性剂的水溶液，呈弱碱性，无毒无害，无腐蚀性。

（二）空气泡沫驱过程中的腐蚀因素分析空气泡沫驱实施过程中，由于O2、CO2的作用，容易引起注入井的地面注入管线、井下管柱、套管及地面设备的腐蚀（腐蚀速率行业标准为0.076 mm/a)，是空气泡沫驱过程中非常重要的风险因素。

因此，做好腐蚀防护对于空气泡沫驱技术的成功具有重要意义。

1.氧气腐蚀空气注入过程中，金属与氧接触发生腐蚀，后果比较严重；氧腐蚀不但直接破坏受到氧腐蚀的部位，而且其腐蚀产物带入注气管线及井壁还会结垢，附在金属管壁上，容易引起垢下腐蚀，对管线危害极大。

空气中的氧溶解在水溶液中形成溶解氧，溶解氧是常见的腐蚀剂，对于浸在水溶液中的金属有腐蚀作用。

溶解氧作为腐蚀剂的类型有：缝隙腐蚀、氧浓差电池、点蚀、钩状腐蚀等，腐蚀产物是铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4。

溶解氧溶度增大，腐蚀速度增大。

压力升高溶解氧分压增大，腐蚀速率增加。

溶解氧的溶解度随着含量的升高而降低，碳钢的平均腐蚀速度随着NaCl浓度上升到3%达到极大值随后降低，但是局部腐蚀速度反而高达3-5mm/a。

温度上升溶解氧浓度下降，到沸点时氧气彻底从水中逸出。

在敞口系统中，溶解氧的腐蚀速度在80℃达到最大，大于80℃溶解氧浓度下降，腐蚀速度也随之下降。

CO2或Cl-通常会增加氧的腐蚀速度。

1）溶解氧腐蚀形态（1）缝隙腐蚀金属与金属之间或金属与其他物质之间存在有间隙时，由于在间隙内积存的电解质水溶液的浓度差和溶解氧浓度差等构成局部电池，从而加速了夹缝内或近旁发生的腐蚀。

缝隙腐蚀本质也是氧浓差电池。

缝隙的宽度在0.025-0.1mm范围是缝隙腐蚀发生的敏感缝宽，这是可以构成闭塞电池。

几乎所有的腐蚀性介质都容易引起缝隙腐蚀，但以含有Cl-溶液为最容易。

（2）点蚀腐蚀集中于金属表面上个别点或微小区域内，并深入到金属基体内，出现窄小而深的蚀坑、蚀孔。

点蚀的形态有窄深形、椭圆形、皮下形、水平形、垂直型。

点蚀主要发生的条件有：①铁表面的涂、渡膜局部失效，失效区的面积远远小于未失效区，形成小阳极大阴极，腐蚀集中在失效区而后向深发展形成小孔。

②点蚀发生于有Cl-的介质中。

③点蚀区的孔蚀电位高于未点蚀区的保护电位。

（3）钩状腐蚀钩状腐蚀是局部腐蚀的一种形态，由点蚀连续化所形成的钩状形态，其断面呈V字形。

ERW直焊缝钢管在中性环境中焊缝处优先被选择腐蚀，是钩状腐蚀的典型代表。

（4）层间腐蚀锻、轧金属内层的腐蚀，有时会导致剥离，即引起未腐蚀层的分离，剥离一般沿着层状组织如轧制、挤压或变形方向发生。

（5）腐蚀疲劳金属材料在循环应力或腐蚀环境的电化学腐蚀联合作用下发生的脆性断裂。

2）氧腐蚀影响因素在氧腐蚀过程中，腐蚀速度一般由阴极过程控制，而阴极过程的速度一般由氧向阴极表面的扩散速度决定，所以凡是能加速氧扩散速度的因素，都会加速氧的腐蚀。

同时金属表面保护膜的状况对氧腐蚀的速度和分布状态影响很大，金属表面保护膜生成较完整，使金属处于保护状态，氧腐蚀速度就很小，如果金属表面保护膜不完整，氧腐蚀的速度就大，而且腐蚀集中在保护膜不完整部位。

所以能保证保护膜完整会降低氧腐蚀速度，而破坏保护膜的因素都会加速氧腐蚀，某个因素对氧腐蚀所起的作用，要看它对氧的扩散和保护膜所起的作用而定。

（1）氧的浓度由于氧双重作用，一方面可以作为阴极去极化剂，一方面可以为阳极缓蚀剂，呈现不同的作用。

溶解氧浓度达到860mg/L时对金属腐蚀起抑制作用，溶解氧浓度在10-100mg/L时，对金属腐蚀起加速作用，溶解氧浓度小于0.1mg/L时，金属腐蚀速度明显减缓。

（2）PH值在PH值为4-10时，腐蚀速度几乎不随溶液PH值的变化而变化，因为在此范围氧的扩散速度控制腐蚀过程，PH值的改变不影响氧的扩散速度，所以氧腐蚀不受PH值影响。

当PH值小于4时，腐蚀速度将增加。

其原因：一是保护膜被溶解，二是有析氢存在，加速钢的腐蚀速度。

当PH值在10-14范围内，腐蚀速度下降，因为在这个pH值范围内，钢表面能形成完整的保护膜，抑制了氧腐蚀。

（3）温度温度升高时，氧向金属表面的扩散速度增加，所以，在密闭系统中，当氧的浓度一定是，温度升高，腐蚀速度增加，实验证明，温度与腐蚀速度之间的关系是直线关系。

常温氧腐蚀的蚀坑面积较大，腐蚀产物松软，高温氧腐蚀坑面积小，腐蚀产物比较坚硬。

（4）地层中离子2-对腐蚀起加速作用，因地层中离子对腐蚀影响差别很大，水中的Cl-和SO4而其浓度增加，氧腐蚀速度加大，水中OH-离子可促进氧化膜的形成。

（5）流速在一般情况下，流速增加，氧腐蚀速度加快。

这是由于随着流速加快，氧的扩散速度增加了，但是，当流速达到一定程度时，使金属表面溶解氧的浓度达钝化的临界浓度，铁出现钝化，腐蚀速度下降，当流速度进一步增加时，钝化膜被冲刷作用破坏，腐蚀速度重新上升。

3）氧腐蚀的机理氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应，这一过程包括一系列的步骤：（1）氧穿过空气/溶液界面进入溶液；（2）在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近；（3）在扩散层范围内，氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面；（4）在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离子化反应。

这四个步骤中，步骤（1）和（2）一般不成为控制步骤，通常受阻滞而成为控止层扩散步骤。

静止层又称扩散层，其厚度约为0.1~0.5mm。

虽然扩散层的厚度不大，但由于氧只能以扩散这样一种唯一的传质方式通过它，所以一般情况下扩散步骤是控制步骤，只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中，氧气供应充分，步骤（4）才能成为控制步骤。

氧腐蚀的电化学反应如下：阳极反应：F e→F e2++2e阴极反应：O 2+4H+ +4e→2H2O (酸性环境有氧存在)O 2+2H2O+4e→4OH - (中性或碱性有氧存在)O2的引入对腐蚀起加速作用，在浓度非常低（〈1ppm）的情况下，它也能导致严重的腐蚀。

氧对腐蚀的影响主要是基于以下几个因素：（1）氧起到了去极化剂的作用。

它的去极化还原电极电位高于氢离子去极化的还原电极电位，因而它比氢离子更易发生去极化反应。

（2）如果在pH值大于4的情况下，亚铁离子（F e2+）能与氧直接反应生成铁离子（F e3+），那么铁离子与由O2去极化生成OH-反应生成F e(OH)3沉淀或F e3+水解生成F e(OH)3沉淀。

若亚铁离子（F e2+）迅速氧化成铁离子（F e3+）的速度超过铁离子的消耗速度，腐蚀过程就会加速进行。