淺析油田油套管腐蝕與防治

齊國森

摘 要：油田的發(fā)展會受到油套管腐蝕的影響。油田注水井中的套管普遍受到溶解氣體、細菌、溶解鹽等的腐蝕，油套管腐蝕還會受到溫度、pH值和流速的影響。油田高礦化度水的二氧化碳電化學(xué)及SRB仍有一定的腐蝕。流體的沖刷磨蝕及油管連接處的縫隙腐蝕都與油套管的腐蝕形態(tài)有一定的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：油套管；腐蝕；防治

中圖分類號：TE98 文獻標識碼：A

油田石油的開采經(jīng)常受到油套管因腐蝕而損壞的問題。高溫、高壓、高礦化度及高含水率對油套管的影響，二氧化碳及硫化氫對油套管的影響，還有其他因素的影響，以致油套管經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。通過采取控制與減緩的措施，利用現(xiàn)有的防腐技術(shù)，避免油套管腐蝕可減少1/5-1/4，能夠很好地解決油套管的井下腐蝕。

1影響油套管腐蝕的因素

管材冶金的特性及其服役的環(huán)境經(jīng)常會引起油套管腐蝕。管材的化學(xué)成分與熱處理及材料組織結(jié)構(gòu)屬于其特性；介質(zhì)pH值及流速、溫度及壓力、溶液成分和濃度等屬于管材的服役環(huán)境。管材與硫化氫、二氧化碳等腐蝕介質(zhì)接觸時，會發(fā)生環(huán)境敏感性開裂和失重腐蝕。根據(jù)腐蝕介質(zhì)可分為：溶解氣體腐蝕、溶解鹽類腐蝕及細菌腐蝕等。

1.1溶解氣體腐蝕

碳鋼會因油氣田水中溶解的氧而引起腐蝕。如果溶液中氧的含量低于1 mg/L，就有可能引起嚴重的腐蝕，溶液同時含有二氧化碳和硫化氫時，腐蝕速度會升高。而有氧濃度、壓力及溫度都是影響氧腐蝕的主要因素。氧濃度與氧擴散勢壘影響碳鋼在油氣田水中的腐蝕速度。碳鋼表面光潔，腐蝕速度快；而在腐蝕過程中，腐蝕產(chǎn)物膜逐漸增多會起到擴散勢壘的作用，腐蝕速率會逐漸降低，最終達到穩(wěn)定。

1.2細菌的腐蝕

油套管中環(huán)套空間的液體是相對靜止的。環(huán)套空間中的細菌會因其中注水的深度的增加、溫度的升高，而進行滋生和繁殖。鹽酸鹽還原菌、鐵細菌及粘液菌是其中常見的細菌，鹽酸鹽還原菌的腐蝕度最嚴重，幾乎占全部腐蝕的一半以上。鹽酸鹽還原菌以有機物為營養(yǎng)，溫度每升高10℃，生長速度就會增加1.5～2.5倍，但到達一定的溫度就會受到抑制或死亡。油田企業(yè)會因這種細菌聚集物和腐蝕產(chǎn)物進入地層，可能引起地層堵塞，以致導(dǎo)致注水壓力上升引起注水量減少，影響油田的產(chǎn)量。

1.3溶解鹽的腐蝕

碳鋼的腐蝕率會受到油田水中溶解鹽類的腐蝕。在中性及堿性鹽溶液中，碳鋼主要受到氧去極化腐蝕，但會產(chǎn)生鈍化膜進行保護，因此比在酸性鹽溶液中受到的腐蝕較小。

1.4溫度、pH值及流速對油套管的腐蝕分析

1.4.1 溫度的影響

為了減少烴類氣體的揮發(fā)與原油的泄漏，通常會對采油井口采取密封措施。然而，封閉系統(tǒng)中的溫度升高會促使溶解氣體分壓增大，又會導(dǎo)致碳酸氫鹽分解出二氧化碳加快腐蝕。同時，緩蝕劑也會因溫度的升高分解而失效。

1.4.2 pH值的影響

電化學(xué)的氧化還原反應(yīng)是金屬腐蝕過程的本質(zhì)。這種反應(yīng)與溶液中的離子濃度有關(guān)，也與溶液的pH值有關(guān)。pH值<4時，碳鋼表面的三氧化二鐵覆蓋膜就會溶解，碳鋼就會與酸性介質(zhì)直接接觸，腐蝕速率快；pH值在4～10時，腐蝕程度主要取決于氧擴散過程，受pH值的影響較?。籶H值在10～13，碳鋼隨pH值的升高，三氧化二鐵就會轉(zhuǎn)化成有鈍化性質(zhì)的γ-Fe203保護膜，腐蝕速率就會降低；pH值過高時，碳鋼表面的鈍化膜又會溶解成可溶性的NaFeO2，腐蝕速率就會加快。

1.4.3介質(zhì)流速的影響分析

管材的腐蝕也會受到介質(zhì)流速的影響。A3鋼受流速的影響分析：流速小于2m/s時，腐蝕速率會隨流速的增大而加快；流速為2m/s左右時，腐蝕速率最高；流速大于2m/s時，腐蝕速率受流速的影響不大。P110 鋼受流速影響的分析：流速的增大會加快腐蝕程度。

2油田油套管防治腐蝕技術(shù)分析

2.1使用耐腐蝕管材

防治油套管腐蝕的主要措施之一就是選用耐腐蝕管材。選用管材時，不僅要考慮其成分和生產(chǎn)工藝，又要考慮其最終性能和理化性能設(shè)計，同時，成本也是選材要考慮的因素。對油套管的服役環(huán)境進行全面分析，考慮腐蝕類型與嚴重程度，各種腐蝕因素的交叉作用，并確定井況和不同階段的腐蝕程度；選定的材質(zhì)進行腐蝕測定，考慮技術(shù)的可行性與經(jīng)濟因素，最終確定最佳材質(zhì)。

2.2涂鍍層防治腐蝕技術(shù)分析

通過在管材表面涂鍍耐腐蝕涂層，能夠有效避免管材在極其嚴酷與復(fù)雜環(huán)境下，與腐蝕介質(zhì)的隔絕，起到防治腐蝕的效果。金屬覆蓋層、非金屬覆蓋層及化學(xué)轉(zhuǎn)化覆蓋層是涂鍍層油套管防治腐蝕采用的措施。容易腐蝕的金屬表面被耐腐蝕的金屬或合金完全遮蓋起來屬于金屬覆蓋層保護。它包含電鍍、熱鍍、滲鍍、化學(xué)鍍和物理及化學(xué)氣相鍍等。有機涂層和無機涂層稱為非金屬覆蓋層。磷化處理、氧化處理、鈍化處理稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜覆蓋層。由于油氣井作業(yè)具有很大的復(fù)雜性，以至于使用防腐涂層雖然能極大提高油套管的抗腐蝕能力，但仍有很大的限制。

2.3電化學(xué)防治腐蝕技術(shù)分析

陽極保護與陰極保護是根據(jù)電化學(xué)保護的保護原理劃分的。而陽極保護應(yīng)用較少。陰極保護分為兩種情況：外加電流陰極保護與犧牲陽極陰極保護。把被保護金屬與直流電源的負極連接，利用外加陰極電流實施陰極極化，達到防治腐蝕的目的即陰極保護。把一個電位更負的金屬，與被保護金屬的陽極相接，使被保護金屬陰極極化，從而達到保護的目的即犧牲陽極陰極保護。運用不同的陰極保護須根據(jù)油套管的材質(zhì)不同和油套管的服役環(huán)境不同而決定，目的都是減緩和防止油套管的外壁遭到腐蝕。

2.4化學(xué)防治腐蝕技術(shù)分析

通過加注化學(xué)保護液，具有緩蝕、殺菌與防垢的效果，改善注水井水質(zhì)進而達到防治腐蝕防垢的效果。種類不同的腐蝕介質(zhì)和被保護金屬應(yīng)選擇不同的緩蝕劑。

結(jié)語

油田油套管腐蝕與防治的研究，對油田的經(jīng)濟效益和社會效益具有重要意義。油田腐蝕環(huán)境各不相同，油套管的腐蝕程度與防治技術(shù)都有其局限性，應(yīng)準確分析油套管的服役環(huán)境，研究油套管在不同條件下的腐蝕規(guī)律，才能準確防治油套管的腐蝕。

參考文獻

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