油井腐蝕原因分析及預(yù)防方法

新立油田目前已有二十多年的注水開(kāi)發(fā)時(shí)間，部分油井進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)期。由于注入水質(zhì)超標(biāo)，導(dǎo)致油井井下設(shè)備極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，往往造成泵漏、管漏、桿管斷脫等危害，嚴(yán)重影響油田的正常開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。本文通過(guò)查找油井腐蝕因素，并針對(duì)影響腐蝕的主要因素，提出控制腐蝕的方法，對(duì)油井腐蝕的預(yù)防具有重要意義。

一、油井腐蝕原因分析

通過(guò)對(duì)新立油田20口油井腐蝕情況的具體分析，發(fā)現(xiàn)影響油井腐蝕因素有物理因素、化學(xué)因素和生物因素。

1.物理因素

1.1壓力影響

一般情況下，溶解水中的氧氣和二氧化碳的溶解度，隨著壓力的升高而增大，高濃度的氧氣和二氧化碳參與的化學(xué)反應(yīng)就越強(qiáng)烈，從而對(duì)金屬表面的腐蝕越嚴(yán)重，隨著壓力的降低，氧氣和二氧化碳的溶解度而降低。對(duì)金屬的腐蝕就越輕微。

1.2溫度影響

腐蝕速率隨水溫度的升高而成比例的增加，一般情況下，水溫度每升高10℃，鋼鐵的腐蝕速度約增加30%。因此在一些高溫油井中，溫度是影響井下設(shè)備腐蝕的主要因素。

1.3流速影響

油井流體的流動(dòng)速度將會(huì)促進(jìn)腐蝕介質(zhì)向設(shè)備表面的擴(kuò)散接觸、促進(jìn)腐蝕反應(yīng)物向周圍的擴(kuò)散交換，會(huì)沖去在金屬表面上形成的有保護(hù)作用的保護(hù)膜，所以加速腐蝕。

1.4偏磨腐蝕

油管和抽油桿產(chǎn)生偏磨，按電化學(xué)原理，偏磨處因金屬基體暴露而活化，成為受腐蝕的陽(yáng)極區(qū)。另外，相對(duì)于油管或抽油桿而言，偏磨部位面積很小，這樣就出現(xiàn)了電化學(xué)上的大陰極和小陽(yáng)極，以致于在較短的時(shí)間內(nèi)腐蝕很快，甚至造成油管穿孔或抽油桿斷裂。

2.化學(xué)因素

2.1氧氣

溶解狀態(tài)下的氧對(duì)金屬腐蝕影響非常大。大量實(shí)驗(yàn)表明，室溫下，碳鋼在無(wú)氧純水中的腐蝕速率小于0.04mm/a ， 腐蝕幾乎觀察不到，而當(dāng)水中溶有氧后則腐蝕速率成倍增加。在高礦化度污水中，當(dāng)溶解氧由0.02增加到0.65mg /L時(shí)，腐蝕速率增加5 倍；當(dāng)溶解氧含量達(dá)到1.0mg / L時(shí)，腐蝕速率則增加20 倍。

2.2硫化氫

油田水中的硫化氫主要來(lái)自含硫油田伴生氣在水中的溶解，還有來(lái)自硫酸鹽還原菌的分解。硫化氫在水中的溶解度隨溫度升高而降低。干燥的H2S對(duì)金屬材料無(wú)腐蝕破壞作用，只有溶解于水中才具有腐蝕性，一旦溶于水便立即電離，釋放出的氫離子是強(qiáng)去極化劑，極易在陰極奪取電子，促進(jìn)陽(yáng)極鐵溶解反應(yīng)而導(dǎo)致鋼鐵的全面腐蝕。

2.3二氧化碳

二氧化碳是一種酸性氣體，溶于水后能降低水體的pH ，這是產(chǎn)出液偏酸性的根本原因，它產(chǎn)生氫去極化作用，加速鋼材腐蝕，表現(xiàn)多為深坑蝕或者是環(huán)狀侵蝕。二氧化碳對(duì)基體腐蝕的嚴(yán)重程度與其分壓和介質(zhì)溫度有關(guān)。一般情況，隨著壓力和溫度的升高，腐蝕嚴(yán)重。

3.生物因素

在油田采出水中滋生的細(xì)菌一般有三種：硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵細(xì)菌、腐生菌，而對(duì)油井腐蝕危害最大的是SRB，SRB在無(wú)氧的環(huán)境下將水中無(wú)機(jī)硫酸鹽還原成硫化氫，從而對(duì)系統(tǒng)造成腐蝕，腐蝕產(chǎn)物中有黑色的FeS等存在，采出水往往是黑水且發(fā)臭，使設(shè)備遭受嚴(yán)重的腐蝕。在油田油井水樣品中，有些井硫酸鹽還原菌高達(dá)105個(gè)/ml，危害程度相當(dāng)嚴(yán)重，所以必須加以控制。

二、油井的防腐蝕方法

1.正確選擇金屬材料

根據(jù)油井生產(chǎn)的實(shí)際情況條件，選擇適宜的鋼材，注意材料的相容性，盡量采用電極電位相近的金屬材料相搭配。

2.非金屬材料的應(yīng)用

非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。例如：各類天然巖石，大理石、白云石等人造硅酸鹽材料，玻璃，陶瓷，搪瓷等有機(jī)材料，塑料，塑脂等高分子材料，石油地面工程中應(yīng)用較多的是有機(jī)材料和玻璃鋼。

件、各種襯里等。

3.覆蓋層防護(hù)

通過(guò)對(duì)材質(zhì)表面進(jìn)行處理，使金屬表面和介質(zhì)之間有一層膜，從而有效地把金屬與介質(zhì)之間隔開(kāi)，起到防止腐蝕的作用。

對(duì)腐蝕嚴(yán)重油井，可以使用表面進(jìn)行防腐處理的油管或油桿。如無(wú)偏磨井防腐可以使用涂料、化學(xué)鍍油管桿等。對(duì)偏磨嚴(yán)重井防腐可以采用耐磨的樹(shù)脂塑料襯里油管。

4.合理加入緩蝕劑

根據(jù)油井腐蝕的原因及生產(chǎn)實(shí)際條件，選擇合理的藥劑，減少金屬的腐蝕。如針對(duì)溶解氧腐蝕可以加一些還原劑除去溶液中的氧就可以減緩腐蝕；硫化氫腐蝕油井則需要加入除硫劑或者針對(duì)硫化氫腐蝕的緩蝕劑；細(xì)菌腐蝕可以加入殺菌劑來(lái)抑制腐蝕。

5.加強(qiáng)油井管理

油井發(fā)生偏磨現(xiàn)象，多發(fā)生在油井設(shè)備安裝初期，抽油桿和油管位置錯(cuò)位，發(fā)生油桿偏磨現(xiàn)象。另外，當(dāng)油井油管和油桿發(fā)生偏磨后，沒(méi)有進(jìn)行有效管理，導(dǎo)致偏磨現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生。

三、結(jié)論

油井發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的因素很多，只有徹底了解油井井下工具設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生腐蝕的原因，采取有針對(duì)性的措施，才能有效防止或減少油井腐蝕情況的發(fā)生，延長(zhǎng)油井設(shè)備的使用壽命，避免因腐蝕導(dǎo)致的各種事故的發(fā)生，保證油井的正常生產(chǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：金永平，男，1969年出生，1999年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院采油工程專業(yè)，助理工程師?，F(xiàn)從事油井措施工藝管理工作。通訊地址：吉林油田新立采油廠工藝所。