油田井下工具防腐防垢技術研究

劉磊 郭亮 劉英 劉江

摘要：油田井下工具的腐蝕結垢原因有很多，碳酸亞鐵、氧化亞鐵、硫化亞鐵、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等都是導致工具結垢腐蝕的具體元素，針對這些情況，企業(yè)必須制定出合理的解決措施。應用發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍、離子滲氮技術、滲氮油管等辦法改善現(xiàn)狀，促進油田井下開發(fā)工作更好更快地進步。

關鍵詞：油田;井下工具;防腐防垢技術

1腐蝕原理

1.1化學腐蝕

通常是指在非電解質的環(huán)境中直接與金屬發(fā)生的化學腐蝕反應，該腐蝕是表面性的，不易與金屬發(fā)生更深層腐蝕。如：4AL+3O2→2AL2O3，在金屬表面形成保護膜，它發(fā)生的環(huán)境常常是氣體與金屬的反應，發(fā)生化學腐蝕的廣泛性和危害性不及電化學腐蝕。

1.2電化學腐蝕

通常是指在所處環(huán)境中電解質發(fā)生的有電子轉移的腐蝕。金屬與液態(tài)輸送介質或水及其溶解物接觸時，所形成的化合物能溶解或電解質深入到已腐蝕和未腐蝕的界面，腐蝕的過程可向金屬的深部蔓延，含有溶解物的水或其他的電解質溶液液相時電流的導體，于是發(fā)生并加速腐蝕的電化學過程。在采油生產(chǎn)中電解溶液成分豐富，電化學腐蝕更廣泛造成危害更大是本文探討的重點。

1.3細菌腐蝕

微生物腐蝕也是油管腐蝕的一個因素，如硫酸鹽還原菌使金屬壁面形成蝕點，其產(chǎn)生的H2S還可以增加水的腐蝕性。此外還有腐生菌在金屬管壁表面的堆積結垢形成垢下腐蝕，尤其是雜容易造成細菌堆積的臺階等不平滑處，如節(jié)箍處?，F(xiàn)場對腐蝕管壁的分析也是在油管節(jié)箍處腐蝕較為嚴重。其次是腐生菌及鐵細菌。

2油田井下工具防腐防垢技術的應用

2.1發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍的應用

我國油田井下工具防腐防垢技術中應用最多的就是電法保護制、襯里制、涂層制及緩蝕制等。對于油田井下工具而言，涂層是最有效的保護方法之一，操作比較簡單，在專業(yè)領域也將其稱之為表面處理技術，例如發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍。油田井下開發(fā)是一個長期的過程，而整個過程的順利實施都離不開工具的幫助，而在工具防腐方面，則可以應用發(fā)蘭和鍍絡等方法，這兩種方法有著比較好的防腐蝕效果。然而，這兩種方法也有缺點，就是在長期的高溫環(huán)境之下，作用得不到充分的發(fā)揮，一般在油田井下工作了6個月以上的工具，就會出現(xiàn)不同程度的劣跡，而這也給腐蝕帶來了一定的機會。相比之下，鎳磷鍍的防腐效果更好一些，在工具使用中應用鎳磷鍍8個月以上，工具的劣跡與發(fā)蘭、鍍銘6個月差不多，這足以看出鎳磷鍍的防腐蝕效果更好，更適合在油田井下工具中應用。

2.2離子滲氮技術的應用

近年來，相關企業(yè)意識到油田井下工具腐蝕結垢問題。為了解決這一現(xiàn)象，可以在防腐防垢中應用離子滲氮技術，這種技術主要是應用在油管等工具的防腐中，并取得了比較好的應用效果。在離子滲氮技術的使用上，在銅的表面將氮原子滲透進去，從而達到提升表面層硬度的目的，還可以有效地提升疲勞強度，讓工具表層更為堅硬，擁有更強的抗腐蝕性。工作人員先把工具放在鹽浴爐當中，注入一些會產(chǎn)生化學反應的原料，再將其一同加熱，等到達一定溫度的時候，再停留一段時間。這樣做主要是為了讓油田井下工具能夠擁有一層化合物組成的保護層，預防外界對其帶來的侵蝕，增強工具表面的疲勞強度和耐磨性。在經(jīng)過低溫滲氮處理之后，需要在工具的表層涂上一層2—20μm的氮原子，從而使得工具表面的鋼更有耐腐蝕性，達到防腐的目的。

2.3滲氮油管的應用

我國部分油田井下開發(fā)已經(jīng)進入到后期階段，而油田井下的腐蝕性一直以來都是導致注水管壽命降低的具體原因，有的時候注水管會直接報廢，需要更換新的注水管。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以選擇應用涂料油管技術和滲氮油管技術。最開始的時候，涂料油管技術只能夠在注水管的防腐上發(fā)揮作用，然而在后續(xù)的使用過程中卻發(fā)現(xiàn)涂料出現(xiàn)不均勻、鼓包、脫離等問題，使得分層注水井的水嘴被堵住了，或者是在進行沖刷的時候操作有誤，導致注水管局面被腐蝕了，給注水管實際運作帶來了難度。除此之外，在實施涂料之后，隨著時間的延伸，會出現(xiàn)局部的脫落，導致原本的抗腐蝕作用喪失了，注水管也因此極其容易遭到腐蝕。相比之下，滲氮油管有著更好的應用價值，在現(xiàn)場實施作業(yè)的過程當中，滲氮油管的表層堅硬度降低了，液壓鉗總是產(chǎn)生打滑等現(xiàn)象，如果一直持續(xù)下去，就會導致液壓鉗的鉗片被損傷。相關部門曾經(jīng)對此進行過統(tǒng)計，每5根油管進行連接之后，就需要更換一次液壓鉗鉛片，這樣的做法實則上會導致油田井下開發(fā)速度十分緩慢，而經(jīng)常更新鉛片也會花費一定的費用。在油田井下工具防腐防垢技術當中，已經(jīng)開發(fā)出了SFG雙金屬復合防腐油管，這是一種將金屬管道爆燃加襯融為一體的防腐技術，在制造的時候，將液壓作為動力。在實際的工作過程當中應用該油管，可以將能量傳輸?shù)椒Q襯管之中，讓基襯和管身密切相貼，實現(xiàn)復合。SFG雙金屬復合防腐油管的復合端使用了環(huán)焊銜接，擁有十分緊密的密封結構，避免了物質進入注水管，抵抗住了工具的侵蝕和結垢。

3油田井下工具的鹽浴腐蝕實驗分析

工作人員將油田井下工具放在一個容器當中，再把鹽浴氮化配件和鍍鉻等配件放在支架上面，將箱子口密封，不讓里面有任何的空氣進入，將空氣壓力調整成為0.2—0.4MPa，同時將噴霧壓力調整至0.07—0.17MPa，在實驗箱子當中供波是5%NaCl溶液。整個實驗的過程溫度最好是在55℃，該溫度持續(xù)72h，最后的實驗結果表示，鹽浴氮化工具配件的耐腐蝕性是最好的。

在雙金屬油管和鹽霧氮化工具的實驗上，工作人員同時使用這兩種油管進行試驗，從實際的實驗可以看出，在運作的過程當中，雙金屬復合油管使用起來比較簡單，施工過程也相對安全一些。鹽霧氮化工具實驗起來也比較簡單，并沒有出現(xiàn)任何的卡阻行為，在進行分層注水井的時候，也不會對最后的結果造成太大的影響。

結語

工具是油田井下開發(fā)的關鍵物件，如果缺少了工具意味著油田井下開發(fā)工作無法進行，長期處于陰暗的環(huán)境中工具時常出現(xiàn)強度下降、被腐蝕等現(xiàn)象，這對于整個工作的開展都存在安全隱患。為了改善這種狀況，企業(yè)廣泛應用了防腐防垢技術，這對工具起到了很好的保護作用，使工具的作用能夠更好地發(fā)揮出來，為油田井下開發(fā)做出貢獻。

參考文獻：

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