注水井套管腐蝕預(yù)測與防治

劉東平

摘 要：注水井套管腐蝕是石油生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中一個常見的問題，為了盡量減小因套管腐蝕帶來的石油材料浪費，擴(kuò)大相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在對管道腐蝕研究中，要學(xué)會預(yù)測并提前做好防范措施。本文就注水井套管的腐蝕預(yù)測與相關(guān)防治手段進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：注水井套管腐蝕預(yù)測；注水井套管腐蝕防治；氧氣濃度；液體酸度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.040

隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會經(jīng)濟(jì)也得到了不斷提升，我國石油市場一直都是處在國民經(jīng)濟(jì)市場的前沿領(lǐng)域，石油行業(yè)也都是在頂峰的領(lǐng)域上，在實際的石油開采中，由于工作量大，開采持續(xù)時間長，很多開采設(shè)備儀器都是處在長久不斷的工作運行中，比如說長期的注水開發(fā)，就會使得注水井套管的技術(shù)變得越來越差，容易出現(xiàn)一些套管變形、管壁穿孔、破裂、斷裂等情況，而這種情況的產(chǎn)生多半都是因為長期的注水泡水過程中發(fā)生了管壁腐蝕，以及與其他器材摩擦過多導(dǎo)致受損。注水井套管作為一種容器長時間的裝水加上空氣中存在的各種元素，很容易發(fā)生反應(yīng)，引起管壁腐蝕，而管壁又會因為腐蝕生成一層腐蝕物，這樣就削薄了管壁厚度，導(dǎo)致管壁出現(xiàn)孔洞、破裂等問題。其次，因注水井套管腐蝕而產(chǎn)生的管壁破損大多都與注水管中水體所含酸性元素有關(guān)，而由于套管多采用鋼材結(jié)構(gòu)，例如說管壁中的s元素滲入進(jìn)水中，加上空氣中的CO2融入進(jìn)水，三者發(fā)生反應(yīng)形成微弱的H2SO4，這類生成物對管壁造成腐蝕是一定的。加上時間長，腐蝕的程度會更深。不過這種管壁腐蝕在石油開采過程中也是比較常見的問題，而管壁出現(xiàn)孔洞、破裂等情況會使石油原料瀉出，導(dǎo)致一定的成本浪費，加上處理維護(hù)方式麻煩，也浪費了時間成本，耽誤石油開采工程正常進(jìn)行，因此進(jìn)行相關(guān)管道腐蝕的預(yù)測，能夠提前做好預(yù)防措施，盡可能減小其損失。下面首先就注水井管道的腐蝕預(yù)測作相關(guān)介紹。

1 注水井套管腐蝕預(yù)測

1.1 預(yù)測對象

在對注水井套管腐蝕預(yù)測中，首先要明確預(yù)測對象，根據(jù)引起注水井套管腐蝕因素的分析，我們可將水中酸堿度、ph值、氧氣濃度、細(xì)菌數(shù)量、套管溫度作為預(yù)測對象，進(jìn)而根據(jù)所測得參數(shù)進(jìn)行后續(xù)預(yù)測判斷。另外，預(yù)測對象的選擇還與套管實際運行狀態(tài)有關(guān)，也要對套管的相關(guān)性能進(jìn)行檢驗。對套管內(nèi)外壁進(jìn)行質(zhì)量檢查以及各功能結(jié)構(gòu)的診斷，比如說套管存在有一定磨損與變形的情況這是象征著已經(jīng)發(fā)生腐蝕或者即將要發(fā)生腐蝕，相應(yīng)的這些都會影響到最終的預(yù)測結(jié)果。其次，在預(yù)測對象選擇中，把握住主要對象和必要對象，要做到主次分明，能夠提升預(yù)測效率。

1.2 建立模型

確了預(yù)測對象后就可建立預(yù)測模型。其中預(yù)測模型建立內(nèi)容主要包括對預(yù)測對象的各類檢驗工作與試驗流程，按照對注水井套管腐蝕的原理以及預(yù)測檢驗的基本原則，設(shè)計出對各個影響因素的各類檢查試驗，根據(jù)所得參數(shù)來作為最后結(jié)論的數(shù)據(jù)支撐。其次，預(yù)測模型建立過程中存在一定的估算與概括，要根據(jù)實際注水井套管的運行狀態(tài)以及測得的具體數(shù)據(jù)，大致模擬出套管發(fā)生腐蝕的過程與腐蝕的程度。此外，引起套管腐蝕的因素也不止一類，可能有多種因素共同影響，模型建立要將各個可能的因素都考慮進(jìn)去。才能確保最終的預(yù)測結(jié)果，保障套管防腐的質(zhì)量。

1.3 預(yù)測計算

在明最后進(jìn)行對注水井套管腐蝕預(yù)測的計算，計算根據(jù)對相關(guān)元素測得的數(shù)據(jù)，然后結(jié)合套管運行的最新狀態(tài)，根據(jù)相關(guān)方程式代入數(shù)據(jù)得出最終的預(yù)測值，其中還要將腐蝕產(chǎn)生因素隨著時間的變化量考慮進(jìn)去，以及套管在這些因素共同影響下的腐蝕程度，腐蝕會在何時變的更嚴(yán)重等，預(yù)測結(jié)果需要包括套管具體腐蝕的時間，以及產(chǎn)生形變等問題的所用時長，在預(yù)測結(jié)果顯示的時間限額之前采取相應(yīng)的防止措施，減少成本損失，最大化擴(kuò)大石油開采的經(jīng)濟(jì)效益。最后，對注水井套管的腐蝕預(yù)測也是為了保障石油開采過程順利進(jìn)行的主要操作流程，做足預(yù)測的準(zhǔn)備工作也是為了更好利用套管相關(guān)功能結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其最大效用的最佳方式。

2 注水井套管腐蝕防治

2.1 溫度過高情況下的腐蝕防治

注水井套管產(chǎn)生腐蝕情況的原因有第一在溫度過高情況下產(chǎn)生腐蝕，對于這類情況的防治，把握住以降低套管溫度為原則。我們都知道化學(xué)反應(yīng)會隨著溫度而變化，溫度越高，分子間的運動速率越快，進(jìn)而帶來的反應(yīng)越激烈，在高溫環(huán)境下的注水井套管會使得管壁與水面元素發(fā)生反應(yīng)更活躍因而容易腐蝕。針對此，我們可在管壁外圍加上降溫裝置，用以延緩腐蝕速率，還要控制管壁中注入水的流動速率，速度太快也會導(dǎo)致壁內(nèi)溫度上升。其次還能在管內(nèi)注入一定冷水，前提是在不影響實際注水的質(zhì)量與最終開采的石油質(zhì)量前提下。另外，還有注入水時間的選擇，盡量不要選擇在正午高溫這種外界氣候條件下，且要控制注入水的時間，時間越長越易引起管內(nèi)溫度增高，影響注水實際效率。

2.2 氧氣濃度過高的腐蝕防治

造成套管腐蝕的因素還有氧氣濃度，若水內(nèi)氧氣濃度過多，會使得水內(nèi)呈弱酸性，長時間的積累與套管壁相接觸會增多腐蝕的概率，另外，氧作為一切化學(xué)反應(yīng)的活躍元素，在有氧的基礎(chǔ)下，就相當(dāng)于存在了一種催化劑，能加速某些反應(yīng)進(jìn)程，使得腐蝕速率更快。對這類情況下的防腐治理方法有，第一可在水中加入除氧劑，可以采用亞硫酸鈉來進(jìn)行對注水井中氧元素的含量控制。第二采用化學(xué)除氧的方法，例如用銅屑除氧，其中此方法的原理是利用了氧氣的化學(xué)活性，還銅易氧化的特性，將銅放在水中，與溶于水的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，將銅置換成氧化銅，進(jìn)而達(dá)到降低水中氧元素含量的目的。

2.3 熱處理措施不當(dāng)?shù)母g防治

產(chǎn)生注水井套管腐蝕的因素還有對套管的熱處理不當(dāng)，與之前溫度過高會催化腐蝕反應(yīng)原理一樣，套管熱處理不當(dāng)會使得管內(nèi)存有一定溫度，管內(nèi)溫度也是會主要影響套管內(nèi)元素活性的直接因素。針對

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這方面的治理方式主要有，首先要盡可能避免管壁焊接，避免一切熱處理的操作方式，其次要定期對注水井管壁進(jìn)行冷卻處理，及時降低套管溫度，盡量控制管壁溫度不處在過高的范圍中。另外，還可進(jìn)行退火處理，以便消除材料的殘余應(yīng)力。降低因材料內(nèi)部元素保持的高活躍性而帶來的腐蝕速度加快等不良影響，總的來說，對熱反應(yīng)處理要把握住將注水井套管溫度控制在合理范圍中。

2.4 細(xì)菌大量繁殖的腐蝕防治

細(xì)菌繁殖也是會影響到注水井套管腐蝕速率的一個主要方面，一般細(xì)菌在24℃平均溫度時繁殖較快，細(xì)菌作為腐蝕反應(yīng)的催化劑，若存在大量細(xì)菌會對管壁腐蝕產(chǎn)生很大影響，同時細(xì)菌本身就有具備一定的腐蝕性能，因此在注水井套管中，要盡量避開24℃這種有利于細(xì)菌繁殖的最適溫度。且在注水中對水質(zhì)、套管內(nèi)部等進(jìn)行除菌處理，盡量減小細(xì)菌的數(shù)量，避免細(xì)菌繁殖。

2.5 PH值減小的腐蝕防治

其次，還有ph值減小而引起的注水井套管腐蝕，因注水井中水內(nèi)呈弱酸性導(dǎo)致套管處在微酸性條件中被侵泡從而易發(fā)生腐蝕反應(yīng)，針對這方面的治理方式有，在注水前先對水質(zhì)進(jìn)行中和處理，另外還要定期檢查水質(zhì)中的酸堿度，若發(fā)現(xiàn)ph值變小，要及時采取相關(guān)措施，例如加入堿性物質(zhì)或者多加中和性的淡水用以弱化酸性。為了進(jìn)一步降低因腐蝕引起的管道受損還要及時清理管壁，在不注水期間保持管壁干燥，防止因殘留水分使得管壁與水漬發(fā)生腐蝕反應(yīng)。

3 總結(jié)

綜上所述，注水井套管腐蝕是石油開采中常見的問題之一，為了盡量避免因套管腐蝕給石油開采項目帶來的成本損失與進(jìn)一步簡易維護(hù)過程，要提前對套管腐蝕進(jìn)行預(yù)測。其中具體的預(yù)測方法可根據(jù)套管中所含氧氣、二氧化碳、套管內(nèi)水質(zhì)的酸堿度來判斷，依據(jù)這些容易引起腐蝕的外界影響因素，以及套管的實際運行狀態(tài)結(jié)合起來建立模型，再依照公式進(jìn)行計算，預(yù)測出套管發(fā)生腐蝕大概會要多久，進(jìn)而在發(fā)生腐蝕之前的時間限額內(nèi)采取相關(guān)的防治措施，例如更換套管，加強套管維護(hù)等。以免套管因腐蝕穿孔、變形后石油注水泄露。另外，關(guān)于套管腐蝕的治理措施，針對引起腐蝕的不同原因，有相應(yīng)的治理方法。其中把握處理注水井套管時要注意對水質(zhì)中和、除氧，防止水質(zhì)呈酸性，還要注意溫度對套管腐蝕的影響，對套管要隨時進(jìn)行降溫處理，因為溫度也是影響套管腐蝕的重要因素。其次，還有細(xì)菌，作為本身就具備一定腐蝕性能的微生物，避免在細(xì)菌大量繁殖時使用套管內(nèi)注水，也要隨時給注水井套管除菌。最后，在今后的注水井套管防腐蝕工作中，我們還將繼續(xù)深入探究防腐結(jié)構(gòu)內(nèi)部性能，提出更加科學(xué)有效的治理方案，用以推進(jìn)我國石油行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

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