電潛泵井防腐工藝探討

馬進(jìn)文，金文剛，李昌勝，周戈亮，劉欣欣

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽(yáng) 457172)

電潛泵井防腐工藝探討

馬進(jìn)文，金文剛，李昌勝，周戈亮，劉欣欣

(中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽(yáng) 457172)

中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司文留油區(qū)電潛泵井腐蝕較為嚴(yán)重，腐蝕程度達(dá)到Ⅳ級(jí)以上的電泵井占統(tǒng)計(jì)總數(shù)的22.9%。電泵機(jī)組使用緩蝕劑，因不能預(yù)膜處理，總體上雖有一定效果，但易腐蝕部位防腐效果較差。在電泵機(jī)組應(yīng)用犧牲陽(yáng)極保護(hù)裝置之后能使電泵機(jī)組和油管不再被腐蝕，只有當(dāng)防腐器上的較活潑金屬消耗完后，電泵機(jī)組和油管才會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。緩蝕劑對(duì)電泵機(jī)組和油管的防腐具有均衡性，犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)對(duì)油管的防腐具有重點(diǎn)性，將二者結(jié)合使用，可取得較好效果。犧牲陽(yáng)極防腐裝置工藝簡(jiǎn)單，安裝方便，緩蝕率高，對(duì)地層無(wú)傷害，能有效減少井液對(duì)電泵機(jī)組和油管管柱的電化學(xué)腐蝕，降低腐蝕速率，延長(zhǎng)電泵機(jī)組和管柱的使用壽命。

電潛泵井 防腐工藝 犧牲陽(yáng)極 防腐裝置

1 文留油田電潛泵(ESP)井生產(chǎn)與腐蝕狀況

中國(guó)石油化工股份有限公司中原油田分公司文留油田(以下簡(jiǎn)稱文留油田)經(jīng)過(guò)30 a的開發(fā)，目前處于中后期開發(fā)階段，多數(shù)油井已水淹，含水率特別高。電潛泵井因其排量大、效率高，成為文留油田的重要采油方式之一。由于文留油田“高溫、高含水和高礦化度”的地質(zhì)環(huán)境，其井筒腐蝕非常嚴(yán)重，成為制約電潛泵井正常生產(chǎn)的一項(xiàng)重要因素。

2010年對(duì)文留油田48口電潛泵井進(jìn)行了腐蝕速率統(tǒng)計(jì)，腐蝕程度達(dá)到Ⅳ級(jí)以上的電潛泵井有11口，占統(tǒng)計(jì)總數(shù)的22.9%。電潛泵井腐蝕較嚴(yán)重的區(qū)塊是文209塊和文38塊，腐蝕穿孔井段集中在500～2 500 m井段處，為典型的內(nèi)腐蝕，腐蝕呈溝、槽狀及不規(guī)則穿孔?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試產(chǎn)出液中鐵離子質(zhì)量濃度為50～120 mg/L。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009-2010年中文留油田48口電泵井因電泵機(jī)組和油管腐蝕穿孔導(dǎo)致的作業(yè)檢泵達(dá)20井次。

典型井例:文19-7井，到2010年2月作業(yè)檢泵時(shí)只生產(chǎn)了130天，電泵機(jī)組就因腐蝕從下節(jié)泵接頭處落井。

2 文留油田電潛泵井防腐工藝研究與應(yīng)用

2.1 電泵機(jī)組和油管的耐蝕性能

電泵機(jī)組的部件耐蝕性能是由其材質(zhì)的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)共同決定的。部件材質(zhì)中，各種夾雜物的性質(zhì)，不但對(duì)其機(jī)械性能有影響，而且對(duì)其耐腐蝕性能有重要影響。部件材質(zhì)中，夾雜物數(shù)量、種類應(yīng)符合GB-10561-89的規(guī)定，夾雜物級(jí)別必須小于三級(jí)。在合金鋼材中，含較多數(shù)量Cr和Ni等合金元素鋼材的耐蝕性能最好。因此，對(duì)電泵機(jī)組、油管等，在使用前應(yīng)嚴(yán)格對(duì)夾雜物的種類和級(jí)別進(jìn)行化驗(yàn)，不合格不能使用，確保其耐蝕性能良好。

2.2 單純應(yīng)用緩蝕劑防腐存在弊端

因電泵機(jī)組的特殊性，一般不采用作業(yè)預(yù)膜的辦法對(duì)其處理。電潛泵井生產(chǎn)期間，在井中加入緩蝕劑，因井液流速快，緩蝕劑與介質(zhì)接觸時(shí)間短，雖然總體上有一定防腐效果，但對(duì)易腐蝕部位防腐不夠理想。

2.3 應(yīng)用陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)

2.3.1 陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)原理

陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)是利用電化學(xué)原理，選擇一種其電位比金屬基體更負(fù)的金屬或合金，把它做成一定的形狀，與金屬設(shè)備相連接。這樣，當(dāng)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，電位更負(fù)的金屬被氧化，與其相連的金屬設(shè)備被保護(hù)。常用的陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)有鋅鋁合金油管短節(jié)式和捆綁式。

2.3.2 犧牲陽(yáng)極防腐短節(jié)

犧牲陽(yáng)極防腐短節(jié)結(jié)構(gòu)見圖1。它由金屬主體和合金電極等組成，使用時(shí)連接在電機(jī)下端，作業(yè)時(shí)與電泵機(jī)組一起下入井內(nèi)，從而起到對(duì)電泵機(jī)組和油管的保護(hù)。犧牲陽(yáng)極防腐短節(jié)的自然電源保護(hù)范圍為50 m，最大外徑是102 mm，最高工作溫度是110℃，消耗壽命不低于4 a。

圖1 犧牲陽(yáng)極防腐短節(jié)Fig.1 Short section of anode corrosion

2.3.3 電潛泵井應(yīng)用犧牲陽(yáng)極保護(hù)裝置

將犧牲陽(yáng)極防腐器安裝在電機(jī)下部下墜井內(nèi)。根據(jù)原電池原理，防腐器的陽(yáng)極不斷向被保護(hù)機(jī)組和油管表面提供陰極電流，從而使電泵機(jī)組和油管不再被氧化，只有當(dāng)防腐器上的較活潑金屬消耗完后，電泵機(jī)組和油管才會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

2.3.4 緩蝕劑與犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)綜合應(yīng)用

緩蝕劑對(duì)電泵機(jī)組和油管的防腐具有均衡性，犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)對(duì)油管的防腐具有重點(diǎn)性，因此將二者結(jié)合使用，可取得更好效果。

2.3.5 犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果

文19-7井井筒腐蝕嚴(yán)重，2010年2月作業(yè)檢電泵時(shí)既應(yīng)用了犧牲陽(yáng)極防腐裝置，同時(shí)也使用緩蝕劑進(jìn)行防腐蝕，截止到2011年8月12日該井已正常生產(chǎn)530天，比措施前5次的平均作業(yè)周期207天，延長(zhǎng)了323天。在文留油田電潛泵井應(yīng)用犧牲陽(yáng)極防腐裝置11口井，這些井平均檢泵周期延長(zhǎng)了130天，平均每年因腐蝕減少作業(yè)檢泵3井次，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用150 000 RMB￥。

3 結(jié)論

(1)犧牲陽(yáng)極防腐裝置工藝簡(jiǎn)單，安裝方便，緩蝕率高，對(duì)地層無(wú)傷害，有效期長(zhǎng);

(2)犧牲陽(yáng)極防腐裝置能有效減少井液對(duì)電泵機(jī)組和油管管柱的電化學(xué)腐蝕，降低腐蝕速率，延長(zhǎng)電泵機(jī)組和管柱的使用壽命;

(3)應(yīng)用犧牲陽(yáng)極防腐裝置和定期加緩蝕劑相結(jié)合，防腐效果更好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

Study on Anti-corrosion Process for ESP Well

Ma Jinwen，Jin Wengang，Li Changsheng，Zhou Geliang，Liu Xinxin
(SINOPEC Zhongyuan Oil Field Company，Puyang，Henan 457172)

The ESP wells in Wenliu Oil Area of SINOPEC Zhongyuan Oil Field Company corroded seriously，and the number of ESP wells with corrosion of Grade IV and plus accounted to 22.9%of the total.When corrosion inhibitor was used for electric pump train，the corrosion prevention result was poor in corrosive locations because of being incapable of performing pre-filming treatment.When sacrificing anode cathodic protection unit was installed for the electric pump train，the electric pump train and oil pipe were no longer corroded.The electric-chemical corrosion only occurred when the active metals were consumed.Good corrosion prevention can be achieved by integrated application of corrosion inhibitor and cathodic protection because the corrosion inhibitor provides a balanced corrosion protection for electric pump train and sacrificing anode cathodic protection offers a concentrated corrosion protection for oil pipes.The sacrificing anode cathodic protection unit，which is simple in process，easy in installation，high in corrosion prevention performance and little in harm to the soil，can effective reduce the electric-chemical corrosion of well liquid on electric pump train and oil pipes and extend their service life.

ESP well，anti-corrosion process，sacrificing anode，corrosion prevention unit

TE982

A

1007-015X(2012)01-0018-02

2011-06- 12;修改稿收到日期:2011-11-30。

馬進(jìn)文(1963-)，工程師，1983年畢業(yè)于安陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)專業(yè)，1995年到1996年在北京化工大學(xué)進(jìn)修，1997年至今一直從事油田化學(xué)與采油工藝工作。E-mail:mjw2mjw@sina.com

(編輯 張向陽(yáng))