油氣井開發(fā)硫化氫腐蝕與防護(hù)策略

周曉玲

摘要：在開發(fā)含硫油氣井的過程中，由于硫化氫酸性氣體的存在，對鉆具、油管、氣管等設(shè)施都有一定的腐蝕效果。在這種油氣的長時間腐蝕作用下，很容易發(fā)生一系列的問題，例如井下管柱斷裂、地面儀表爆破等。這些問題直接影響油氣的開采質(zhì)量和效率，使得開采過程不斷增加成本投入，不利于開采企業(yè)的長久發(fā)展。因而，在石油開采的實踐中，注重開采設(shè)施的防腐措施顯得至關(guān)重要。開采企業(yè)可以根據(jù)實際情況，運(yùn)用緩蝕劑、防腐層、表面技術(shù)等方式加大防腐力度，保證開采的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：含硫油氣井；硫化氫；井下管柱；腐蝕；開采質(zhì)量

硫化氫，分子式為H2S，分子量為34.076，標(biāo)準(zhǔn)狀況下是一種易燃的酸性氣體，無色，低濃度時有臭雞蛋氣味，有毒。硫化氫能溶于水，易溶于醇類、石油溶劑和原油。所以，在石油開采過程中，酸性的硫化氫能夠與開采的設(shè)施能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，致使開采設(shè)施出現(xiàn)腐蝕情況。另外，硫化氫中的離解產(chǎn)物HS-、S2-對金屬也有著一定的腐蝕效果。而且，不同的條件，產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物性質(zhì)也有所不同，例如產(chǎn)物FeS能夠抑制腐蝕，而Fe xSy能夠促進(jìn)腐蝕。

1硫化氫的腐蝕情況

1.1硫化氫對油管、套管及井下工具的腐蝕作用

油管、套管及井下工具是石油開采過程中的重要設(shè)施，這些設(shè)施中含有大量的金屬元素，在原油含水量和硫化氫的作用下，很容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致這些設(shè)施發(fā)生相應(yīng)的腐蝕情況。一般而言，這種腐蝕的情況是發(fā)生開采的中后期，因為開采之處的含水較少，腐蝕效果并不是很明顯，隨著開采進(jìn)程的不斷深入，腐蝕情況便顯而易見。如四川威遠(yuǎn)氣田震旦系的井由于水產(chǎn)量高使油管受到嚴(yán)重腐蝕，針對這種腐蝕情況，開采企業(yè)使用復(fù)合式緩蝕劑、井下封隔器等方式之后，腐蝕效果才得到有效控制。

1.2 硫化氫對水泥環(huán)柱的腐蝕作用

在古井的過程中，采用水泥是用來支撐套管，保護(hù)套管，封隔油、氣、水，是保證油氣井的有效方式。若是在開采的過程中，水泥環(huán)柱出現(xiàn)腐蝕，很容易導(dǎo)致套管發(fā)生腐蝕和破壞，不利于開采的有效進(jìn)行。水泥石的腐蝕情況與孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙率有著密切關(guān)系。在水泥石中，含有大康的堿性物質(zhì)，硫化氫會與這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaS、FeS、AI2S3等，嚴(yán)重影響水泥石在開采過程中的作用。

2 硫化氫的腐蝕機(jī)理

硫化氫之所以能夠?qū)τ凸堋⑻坠堋⒕鹿ぞ摺⑺喹h(huán)柱等進(jìn)行腐蝕，這是因為硫化氫在酸性水溶液中容易發(fā)生電離反應(yīng)，離解產(chǎn)物HS-、S2-都能與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終導(dǎo)致腐蝕情況的產(chǎn)生。而水泥石中CaO也很容易與酸性環(huán)境下的硫化氫發(fā)生反應(yīng)，最終破壞水泥石，嚴(yán)重影響石油開采質(zhì)量和效率。

3 防護(hù)硫化氫的腐蝕的措施

3.1對油管、套管及井下工具的防護(hù)措施

（1）根據(jù)硫化氫的特性，合理科學(xué)地制定和改善開采設(shè)施在油氣井開發(fā)過程中，開發(fā)人員應(yīng)該從實際出發(fā)，根據(jù)油氣井的實際情況，制定和改善開發(fā)的相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，避免鋼材中含有過多的分離氫含量，減少S、Mn等元素的含量，避免硫化氫的氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，使得硫化物處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，從而有效地維護(hù)開發(fā)設(shè)施，保證油氣井開發(fā)的質(zhì)量和效率。可見，在油氣井開發(fā)過程中，針對硫化氫的腐蝕性問題，加強(qiáng)開采設(shè)備的研究和開發(fā)，也是做好油管、套管及井下工具的防護(hù)的關(guān)鍵所在。

（2）根據(jù)硫化氫的特性，選取合適緩蝕劑

要更好保護(hù)油管、套管及井下工具，避免腐蝕情況的發(fā)生，使用緩蝕劑也是一種可行方式。在腐蝕劑的選取方面，應(yīng)該根據(jù)井下環(huán)境的具體情況和實際需求充分考慮溫度、壓力、流速等因素，針對性地使用緩蝕劑，將油管、套管及井下工具被腐蝕的程度降到最低。同時，為了更好地保證緩蝕劑的正確使用，還要充分考慮系統(tǒng)中介質(zhì)組成、運(yùn)行參數(shù)及可能發(fā)生的腐蝕類型，充分掌握緩蝕劑的緩蝕性能，合理科學(xué)地處理緩蝕劑與石油、其他添加劑之間的兼容關(guān)系，避免化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。若是在石油開采中，單一的緩蝕劑難以達(dá)到實際要求，此時應(yīng)當(dāng)考慮緩蝕劑的復(fù)配使用。在當(dāng)下的石油開采過程中，采用的緩蝕劑主要是咪哇琳、季胺化合物、胺類的脂肪酸鹽等等。

（3）設(shè)計相應(yīng)的防腐層，制定防井下封隔器

防腐層主要是在鋼材和井下的硫化氫酸性油氣之間設(shè)計相應(yīng)的隔離層，這種隔離層避免兩者之間的接觸產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致井下設(shè)施的損壞，是一種保護(hù)井下設(shè)施的有效方式。另外，在保護(hù)油管外套和套管內(nèi)壁的時候也可以采用井下封隔器，從油管的下端將油管和套管環(huán)空密封，避免H2S氣體對油管、套管的腐蝕。

3.2 對水泥環(huán)柱的防護(hù)措施

要保證水泥環(huán)柱不被含有H2S氣體油氣腐蝕，可以在水泥體系中加入上當(dāng)?shù)亩啵嘀泻写罅康匿X酸鹽，鋁酸鹽能夠很好的提升水泥對H2S腐蝕性能，保證水泥的堅硬度。當(dāng)然，要提升水泥環(huán)柱的防腐性能，也可以根據(jù)實際情況，適當(dāng)加入石膏、硅砂、硅粉等物質(zhì)來提升水泥石抗腐蝕的性能。如此，保證石油開采的有效性和可行性。

4 結(jié)語

在油氣井開發(fā)過程中，硫化氫氣體（H2S）是比較常見的一種氣體，這種氣體不僅對開發(fā)設(shè)施、井下水泥環(huán)等造成相應(yīng)的腐蝕，還對人體生命安全造成巨大的危險。這種氣體的易溶于石油中，相關(guān)設(shè)施在這種石油的長期浸泡下，很容易發(fā)生井下管柱斷裂、地面儀表爆破、井口裝置失靈等嚴(yán)重事故，直接影響開采活動質(zhì)量和效率。

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