论机械采油井井筒防腐蚀措施

钱加贵 长庆油田第三采油厂油房庄第二采油作业区 陕西榆林 718600

【文章摘要】

随着我国油田需求量的增多，油气开采日益频繁，采油井井筒腐蚀的现象屡见不鲜，不但加大了油田开发的投入成本，也严重影响着油井的正常生产。本文分析井筒腐蚀的原因，探讨机械采油井井筒的几个防腐蚀措施，以期为油井的正常生产略尽绵力。

【关键词】

机械采油井；腐蚀机理；井筒防腐蚀

0 前言

近年来，我国油田需求量越来越大， 油气开采面临的困难日益加大，尤其是采油井因受到油气流的作用，普遍产生井筒腐蚀、结垢等现象，大大影响了油田的勘探开发和经营效益，也严重制约了油井的正常生产运行。井筒被腐蚀主要分为两种，即均匀腐蚀和局部腐蚀。因局部腐蚀的产生腐蚀穿孔危害最大，局部腐蚀主要包括缝隙腐蚀、相变诱导腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀等。井筒内部的流体运动状态，油气开采的方法，液面以及井的油管外环形的天然气（或空气）介质的组成等，与油管和套管腐蚀破坏的速度及分布息息相关。因此要研究机械采油井井筒防腐蚀措施，首先需要分析机械采油井井筒腐蚀的机理。

1 机械采油井井筒腐蚀机理分析

机械采油井的井筒主要由内套管、油管、抽油杆及其它井下工具构成，产生井筒腐蚀的主要来源包括：细菌腐蚀、地层产出物（如硫化氢、二氧化碳、）及空气和水腐蚀。

1.1 空气和水的氧腐蚀

在机械采油环境下，需要经常开启套管闸门，以保持低压动态监测和压力平衡的需要，这就导致空气进入到油管、套管的环形空间，使整个井筒遭到腐蚀。在潮湿的环境下（含H2O），套管内壁、油管外壁不断被腐蚀，生成的钝化膜等保护膜又在交变和振动载荷以及频繁作业中脱落， 腐蚀又继续进行，循环反复，使得管壁不断变薄。其抗拉、抗外挤、抗内压强度会逐渐降低直至变形破损，由此造成的油管漏失检泵、取、换套管等修井作业给油田造成巨大的损失。其次，由于井筒上pH 值的影响，当pH 值较低且含氧时，井筒碳钢表面同时出现氢去极化和氧去极化反应，即酸化作用过程，易产生均匀腐蚀。加之水与氧气锈蚀生成Fe（OH）地层水中的溶解氧主要生成铁锈Fe2O3，和真铁矿铁FeO （OH），FeO（OH）还可以与Fe2+ 结合生成Fe3O4。井筒的腐蚀的样品中主要存在Fe2O3FeO（OH）以及Fe3O4。一般来说，在油井的环境下会加重腐蚀，石油液中存在各种离子及盐类，这些物质对井筒的腐蚀影响较大，且井筒自身含有的合金成分、介质温度、介质流速及沉积盐类型等也在一定程度上产生氯化物腐蚀。此外，在大多数油水井井筒腐蚀产生的结垢材料表面往往附着碱金属（Na、K） 、碱土金属（Ca、Mg）等活泼化学元素，这些元素很容易与其他物质反应再次形成腐蚀物产生结垢。

1.2 细菌腐蚀的机理

细菌腐蚀是在机械采油井下施工环境中意外产生的细菌活动引起或促进金属材料而腐蚀破坏的现象。只要满足一定的生存条件，一种名叫腐生菌（ TGB）的细菌便能够从石油液有机物中得到能量，产生粘性物质，与某些代谢产物积累，造成腐蚀和堵塞。这类细菌属于中温型细菌，不仅能生存于咸水中，也能生存于淡水中，既能在有氧系统中生存，也能在厌氧系统中生存，许多油田水都能满足其生长所需的物理条件和营养物质，因而常见于注入水系统中。

1.3 地层产出物的腐蚀

空气中含二氧化碳CO2 腐蚀，井筒水中也溶解少量的CO2，CO2 与Fe2 结合生成FeCO3 溶液中HCO32- 与金属Fe 反应后生成FeHCO3 和Fe3O4 导致腐蚀。还有硫化氢腐蚀。在实验采出过程中，由于液体中含有少量的H2s，H2S 在水中会游离出H+、HS- 和s2-，与Fe2+ 结合成FeS，H 在铁的表面发生氢去极化腐蚀。

2 机械采油井井筒防腐蚀措施

2.1 注入惰性气体或者添加化学腐蚀抑制剂

腐蚀性气体地层液硫化氢、二氧化碳等对套管内壁、油管外壁产生腐蚀是因为井筒内金属部件与进入井筒套筒内的空气中的氧气含量有直接关系，因此可以通过注入惰性气体，将空气与井筒隔绝、或者对井筒内的腐蚀性气体进行稀释和干燥的方式进行防腐，以降低或阻止井筒腐蚀。在实验中，取油管出口产出物（含气体）化验其性质和含量，用管路将惰性气体容器与套管连接管连接，套管连接管与油管与套管的环形空间连通（惰性气体优选氮气，容器包括气体罐或气体车等）。通过控制套管闸门的开关，向油管与套管的环形空间中注入惰性气体。我们发现：油井边生产边向油管和套管的环形空间中注入氮气，注入氮气逐渐稀释直至替换出井筒内腐蚀性气体，经过长时间跟踪检测没有发现井筒腐蚀现象。所以确定该方法能有效的控制井筒腐蚀。

2.2 在井筒内涂层

井筒内涂层需要的材料是具有耐热性好，耐化学性等特点。MPS 涂料恰好具有耐热性，即使在220℃的环境中使用也是可以的，并且耐侵蚀/ 磨损性能比国外高出10 倍左右，而且还具有很好的高温性，优异的机械性能，高强度和良好的刚性，表面硬度高，耐蠕变性、耐疲劳性、刚性优良等特点，可将其涂在井筒内，提高井筒的耐腐蚀性，此外，MPS 涂料还具有疏油性和疏水性等性能，对防结蜡与结垢有非常大的帮助。

2.3 磁处理防腐措施

磁处理是经过磁场对油井液里离子产生一定的作用，将液体中的钙、镁盐类等腐蚀物的针状结晶改变为颗粒状结晶体，通过磁处理的水能够逐渐剥蚀、软化、松动、龟裂、脱裂原有的老水垢，使它们不能参加化学反应，而成为微小的颗粒沉淀于底部，随污水一起排出，在防腐的作用上效果非常明显。

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【作者简介】

钱加贵，1981 年2 月27 日出生，男， 籍贯江苏宝应，工作单位长庆油田第三采油厂油房庄第二采油作业区，职称助理工程师，职务井区长。110

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