電潛泵井防腐工藝探討

馬進文，金文剛，李昌勝，周戈亮，劉欣欣

(中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽 457172)

電潛泵井防腐工藝探討

馬進文，金文剛，李昌勝，周戈亮，劉欣欣

(中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽 457172)

中國石油化工股份有限公司中原油田分公司文留油區電潛泵井腐蝕較為嚴重，腐蝕程度達到Ⅳ級以上的電泵井占統計總數的22.9%。電泵機組使用緩蝕劑，因不能預膜處理，總體上雖有一定效果，但易腐蝕部位防腐效果較差。在電泵機組應用犧牲陽極保護裝置之后能使電泵機組和油管不再被腐蝕，只有當防腐器上的較活潑金屬消耗完后，電泵機組和油管才會發生電化學腐蝕。緩蝕劑對電泵機組和油管的防腐具有均衡性，犧牲陽極保護技術對油管的防腐具有重點性，將二者結合使用，可取得較好效果。犧牲陽極防腐裝置工藝簡單，安裝方便，緩蝕率高，對地層無傷害，能有效減少井液對電泵機組和油管管柱的電化學腐蝕，降低腐蝕速率，延長電泵機組和管柱的使用壽命。

電潛泵井 防腐工藝 犧牲陽極 防腐裝置

1 文留油田電潛泵(ESP)井生產與腐蝕狀況

中國石油化工股份有限公司中原油田分公司文留油田(以下簡稱文留油田)經過30 a的開發，目前處于中后期開發階段，多數油井已水淹，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”的地質環境，其井筒腐蝕非常嚴重，成為制約電潛泵井正常生產的一項重要因素。

2010年對文留油田48口電潛泵井進行了腐蝕速率統計，腐蝕程度達到Ⅳ級以上的電潛泵井有11口，占統計總數的22.9%。電潛泵井腐蝕較嚴重的區塊是文209塊和文38塊，腐蝕穿孔井段集中在500～2 500 m井段處，為典型的內腐蝕，腐蝕呈溝、槽狀及不規則穿孔。現場測試產出液中鐵離子質量濃度為50～120 mg/L。據統計，2009-2010年中文留油田48口電泵井因電泵機組和油管腐蝕穿孔導致的作業檢泵達20井次。

典型井例:文19-7井，到2010年2月作業檢泵時只生產了130天，電泵機組就因腐蝕從下節泵接頭處落井。

2 文留油田電潛泵井防腐工藝研究與應用

2.1 電泵機組和油管的耐蝕性能

電泵機組的部件耐蝕性能是由其材質的化學成分和結構共同決定的。部件材質中，各種夾雜物的性質，不但對其機械性能有影響，而且對其耐腐蝕性能有重要影響。部件材質中，夾雜物數量、種類應符合GB-10561-89的規定，夾雜物級別必須小于三級。在合金鋼材中，含較多數量Cr和Ni等合金元素鋼材的耐蝕性能最好。因此，對電泵機組、油管等，在使用前應嚴格對夾雜物的種類和級別進行化驗，不合格不能使用，確保其耐蝕性能良好。

2.2 單純應用緩蝕劑防腐存在弊端

因電泵機組的特殊性，一般不采用作業預膜的辦法對其處理。電潛泵井生產期間，在井中加入緩蝕劑，因井液流速快，緩蝕劑與介質接觸時間短，雖然總體上有一定防腐效果，但對易腐蝕部位防腐不夠理想。

2.3 應用陽極保護技術

2.3.1 陽極保護技術原理

陽極保護技術是利用電化學原理，選擇一種其電位比金屬基體更負的金屬或合金，把它做成一定的形狀，與金屬設備相連接。這樣，當發生電化學反應時，電位更負的金屬被氧化，與其相連的金屬設備被保護。常用的陽極保護技術有鋅鋁合金油管短節式和捆綁式。

2.3.2 犧牲陽極防腐短節

犧牲陽極防腐短節結構見圖1。它由金屬主體和合金電極等組成，使用時連接在電機下端，作業時與電泵機組一起下入井內，從而起到對電泵機組和油管的保護。犧牲陽極防腐短節的自然電源保護范圍為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 犧牲陽極防腐短節Fig.1 Short section of anode corrosion

2.3.3 電潛泵井應用犧牲陽極保護裝置

將犧牲陽極防腐器安裝在電機下部下墜井內。根據原電池原理，防腐器的陽極不斷向被保護機組和油管表面提供陰極電流，從而使電泵機組和油管不再被氧化，只有當防腐器上的較活潑金屬消耗完后，電泵機組和油管才會發生電化學腐蝕。

2.3.4 緩蝕劑與犧牲陽極保護技術綜合應用

緩蝕劑對電泵機組和油管的防腐具有均衡性，犧牲陽極保護技術對油管的防腐具有重點性，因此將二者結合使用，可取得更好效果。

2.3.5 犧牲陽極保護技術應用效果

文19-7井井筒腐蝕嚴重，2010年2月作業檢電泵時既應用了犧牲陽極防腐裝置，同時也使用緩蝕劑進行防腐蝕，截止到2011年8月12日該井已正常生產530天，比措施前5次的平均作業周期207天，延長了323天。在文留油田電潛泵井應用犧牲陽極防腐裝置11口井，這些井平均檢泵周期延長了130天，平均每年因腐蝕減少作業檢泵3井次，節約作業費用150 000 RMB￥。

3 結論

(1)犧牲陽極防腐裝置工藝簡單，安裝方便，緩蝕率高，對地層無傷害，有效期長;

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

(3)應用犧牲陽極防腐裝置和定期加緩蝕劑相結合，防腐效果更好，經濟效益明顯。

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。

馬進文(1963-)，工程師，1983年畢業于安陽師范學院化學專業，1995年到1996年在北京化工大學進修，1997年至今一直從事油田化學與采油工藝工作。E-mail:mjw2mjw@sina.com

(編輯 張向陽)