油水井腐蝕結垢問題探討

陸衛東

（克拉瑪依三盛有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

油水井腐蝕結垢問題探討

陸衛東*

（克拉瑪依三盛有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

介紹油水井腐蝕結垢情況，分析形成的原因，找出腐蝕結垢的因素，提出緩蝕阻垢的解決技術，為減小腐蝕結垢問題提供依據，從而降低成本，提高效益。

腐蝕結垢；結垢原因；損害；采取措施

隨著油田開采程度加大，注水量升高，采出液綜合含水上升，油水井的結垢腐蝕問題一直困擾著油田的正常生產,各種原因引起的井下桿、管腐蝕結垢問題也日趨嚴重，導致油田井下作業工作量不斷增加，桿、管更換數量增大，不僅成本增加還影響了產量。

1 油田油水井腐蝕結垢現狀

1.1 油水井的腐蝕結垢特點

腐蝕與結垢是油水井普遍存在的現象，從腐蝕結垢產物分析來看，腐蝕、結垢同時發生，腐蝕產物占主導的井較多。從停產檢泵的直接原因來看，腐蝕誘因與結垢誘因相差不大。

1.2 腐蝕結垢對油水井的損害

油井的腐蝕表現為油管、抽油桿泵及附件機具的腐蝕。比如油管的絲扣腐蝕,油管腐蝕漏，抽油桿偏磨條件下油管腐蝕漏，抽油桿接箍在偏磨作用下腐蝕，抽油桿腐蝕斷等，還有抽油泵活塞常有腐蝕斷現象，固定凡爾或移動凡爾腐蝕、閥座腐蝕造成泵坐封不嚴導致泵效低或不能正常工作。

注水井腐蝕結垢表現為油管腐蝕穿孔和注水水嘴腐蝕結垢普遍。注水井的腐蝕穿孔造成注入水漏失，漏失的水進入油套環空，在油套環空間環境里使油套環空水質惡化，加速套損時間或造成油管從外壁腐蝕，加速油管的毀壞，甚至造成井下事故；如果分注結構腐蝕結垢則會影響分層注水效果，不能按要求分層配注。注水井油管結垢隨井的加深逐漸變厚，井深的增加，溫度壓力升高，腐蝕結垢產物在管壁附著堆積，嚴重地影響了流體流動的有效截面積，增加了注水壓力，如果垢渣掉落則會引起垢卡水嘴維修，影響油田的正常生產。

2 油井腐蝕結垢原因探討

油、水井的腐蝕、結垢機理多樣，常見的腐蝕、結垢種類有：CO2腐蝕、H2S腐蝕、硫酸鹽還原菌（SRB）引起的腐蝕、溶解氧腐蝕；常見的結垢類型為碳酸鹽型和硫酸鹽型，還有腐蝕沉淀物和有機垢物等。

2.1 油水井腐蝕因素

通過油水井腐蝕結垢機理的深入全面認識，了解各種腐蝕結垢機理、影響因素、表現特征及腐蝕結垢產物，更有利于油田腐蝕結垢原因的分析和研究，具有指導性的意義。

（1）CO2的腐蝕。地層深處水中有時含有大量的CO2，由于油井內井底壓力比較大，CO2在游離水中的溶解度也較高，當水中有游離的CO2時，水呈現酸性反應：CO2+H2O→H++HCO-3由于水中H+的離子量增加，就會產生氫去極化腐蝕。現在普遍認為，油管的CO2腐蝕應以局部腐蝕特性來定義和預測，因為油管的壽命常因穿孔、斷裂而終止，這時油管的均勻減薄并不嚴重。

（2）H2S的腐蝕。含硫油田中與油共生的水往往含有H2S。干燥的硫化氫與二氧化碳一樣都不具有腐蝕性，溶解在水中的硫化氫具有很強的腐蝕性。

（3）硫酸鹽還原菌（SRB）的作用。SRB的存在繁殖可以使系統硫化氫含量增加。當開采環境有利于細菌生長時，這些菌種就會大量繁殖。在這些菌種的影響中以SRB腐蝕最具代表性。含有硫酸鹽還原菌（SRB）和有黑色的硫化亞鐵（FeS）沉淀產生，沉淀物與其它垢物結合常附著于泵筒和管壁上，使其與管壁之間形成更適合于SRB生長的封閉區，進一步加劇井筒管壁的腐蝕，在管壁形成嚴重的坑蝕或局部腐蝕。

（4）溶解氧腐蝕。油層采出水中和注入水中如果含少量的溶解氧可引起溶解氧腐蝕，其腐蝕產物主要為Fe2O3，或針鐵礦FeO（OH）。

2.2 油水井結垢因素

垢型主要包括碳酸鹽垢、硫酸鹽垢及含鐵化合物的混合物等。具體的成分主要包括：CaCO3、MgCO3、CaSO4、BaSO4、FeS、Mg（OH）2、SiO2、NaCl、Fe2O3、Fe（OH）3等。水中的鹽含量越大，通常就能增大垢的溶解度，這是一種鹽效應。壓力的影響：碳酸鈣的溶解度隨溫度的升高和壓力的降低而減少，而后者的影響尤為重要。因為它在系統的任何部位，壓力降低都可能產生碳酸鈣結垢沉淀。pH的影響：降低pH使溶解度增大，減弱成垢傾向，這種作用對碳酸鈣垢的影響明顯，對硫酸鈣次之，對硫酸鋇影響很小；弱堿性條件下，成垢趨勢加強，成垢離子更容易結垢沉積。此因素可以調節。

2.3 腐蝕結垢的相互作用

油水井中的腐蝕結垢問題通常相伴發生，腐蝕與結垢相互促進和加強，主要表現在下面2個方面：

（1）垢下腐蝕。油水井結垢易造成垢下腐蝕，則會進一步加速金屬的腐蝕速度。原因有3個：其一，垢的存在容易引起各種形式的濃差電池腐蝕，垢下金屬成為相對的陽極而遭受腐蝕。其二，在垢下相對貧氧，有利于SRB的生長繁殖，造成細菌腐蝕。其三，垢的成分既有各種沉積物又有腐蝕產物，且腐蝕產物的電位比鋼鐵正成為陰極，而鋼鐵為陽極受到腐蝕。

（2）腐蝕加速結垢。隨著開采或注水時間延長，腐蝕在油管表面防腐涂層被破壞或薄弱的地方開始腐蝕，油管腐蝕性加重，腐蝕出凹坑使油管壁面粗糙，且腐蝕產物參與成垢，這就更有利于結垢物晶體的附著沉積，促進了油管結垢，結垢速度增大。

3 油水井緩蝕阻垢相關技術

3.1 投加固體緩釋型防腐阻垢劑

其原理時緩蝕阻垢劑融入固體骨架里，充當載體的固體骨架可在井下降解，釋放出緩蝕阻垢藥劑，通過減慢腐蝕的陰極過程，結垢的晶格歧變、分散增容、螯合等作用起到緩蝕阻垢的作用。優點是加藥方便，檢泵時有井口根據腐蝕結垢情況加入一定量的防腐阻垢塊；缺點是加藥量不足再檢泵才可以補充，缺少井口擠注藥劑和手段。

3.2 AOC系列桿泵

技術特點：AOC系列桿泵合金材質耐高溫150℃，耐磨，抗腐蝕，泵具有刮垢裝置、沉砂通道，適用于腐蝕結垢、出砂油井。

3.3 三層復合涂渡油管及油管短節

三層復合涂鍍，是把金屬材料與有機高分子材料以化學鍵方式聯接成一體的涂層技術。其優點是防腐防垢性能明顯優于鎳磷鍍油管及其它涂層油管。缺點是油管與接箍涂層不均勻，需要改進。

3.4 套管環空保護液

在油套環形空間注入保護液SJHK，對水井施行定期加藥。在加藥量為環空液量的1%時，緩蝕率可達95.5%，對油套環空有效保護，保護套管的同時，還減緩油管從外壁腐蝕破壞的速度。具有簡易高效的技術特點，油井也有應用。

3.5 油管陰極保護器

技術特點：采用耐腐蝕的金屬替代被腐蝕的金屬成為陽極，被保護金屬成為陰極，不被腐蝕，從而保護管材。

4 結論與建議

采取合理有用的措施降低各種腐蝕結垢因素，如嚴格注入水水質控制，油井加藥及時、合適。H2S濃度較高，且腐蝕情況嚴重，在固體緩蝕阻垢劑效果不足時，可以采用能降低H2S濃度的洗井液，定期洗井，以降低H2S的含量，減小腐蝕。

建議建立一個油井腐蝕結垢趨勢預測系統，可以根據預測結果提前加藥或采取其它措施；目前采用投加固體藥劑抑制井下腐蝕結垢存在只能在檢泵時投入，投入的固防藥劑釋放完畢后，缺乏監測、補加手段，建議引進井口擠注化學藥劑的加藥方式，作為固體防腐棒、防垢塊防腐防垢的補充，以便獲得更好的腐蝕、結垢控制效果。

延長了油水井的檢泵維修周期就是節約了成本，提高了油田的經濟效益，但是油水井的檢泵、維修誘因復雜多樣，腐蝕、結垢問題和出砂、結蠟、交變應力、偏磨作用、氣體影響等都是可能的檢泵誘因，所以，要綜合提高各種可能導致檢泵因素的檢泵周期，才可有效地延長井的檢泵周期，從而節約成本，提高效益。

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[4] 尹先清，伍家忠，王正良.油田注入水碳酸鈣結垢機理分析與結垢預測[J].石油勘探與開發，2002（03）.

TE988.2

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1004-5716（2015）02-0051-02

2014-03-10

陸衛東（1973-），男（漢族），新疆克拉瑪依人，助理工程師，現從事石油工程技術工作。