油田井下工具防腐防垢技術研究及應用分析

孫濤

【摘 要】隨著社會的不斷發展與進步，油田開發已經成為我國經濟增長的重要支柱。近年來，全球各地都在打造生態環境，而油井開發正好符合節能降耗要求和可持續發展戰略。在油田井下施工的時候，應用防腐防垢技術能夠對油田井下工具起到很好的保護作用，讓工具的作用更好地發揮出來。文章對油田井下工具防腐防垢技術的應用進行分析，以供同行參考。

【關鍵詞】油田井下;工具;防腐防垢技術;應用

【中圖分類號】TE983 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）12-0096-02

工具是油田井下開發的關鍵物件，如果缺少了工具意味著油田井下開發工作無法進行，長期處于陰暗的環境中工具時常出現強度下降、被腐蝕等現象，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揮出來，為油田井下開發做出貢獻。

1 油田井下工具腐蝕結垢的原因

1.1 油管腐蝕結垢分析

在進行油田井下工作的過程當中，油管作為一個輸送工具，其作用是不容忽視的，同時油管也是容易被侵蝕結垢的工具，在對油管中的腐蝕物結垢物進行提取后發現，其中的腐蝕物質分別是碳酸亞鐵、氧化亞鐵、硫化亞鐵等，而結垢物質則是碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等。在這些物質當中，碳酸亞鐵和氧化亞鐵都是二氧化碳在腐蝕之后形成的，對于工具的腐蝕性較強。

1.2 具體原因分析

從提取出的腐蝕物來看，大部分的工具中腐蝕結構物質都是由鈷、硫化氫等導致的。我國部分油田井下的油層水中硫酸鹽十分充沛，在注入水之后會先流經油水分離處理過后的污水，而在諸多的處理過程當中，缺少有效去除硫酸鹽的工序，導致水中還有很大一部分硫酸鹽存在，細菌在此環境中能快速增長，形成腐蝕結構物質。此外，在油田井下有無溶解氧，這類化學物質處于金屬中是很難發生氧化反應的，但是一旦碰到水分就會發生反應。因為水中有電解質溶液，導致水分當中有一定的氬離子存在，所以當金屬中進入水分后，發生氧化反應，原子態緊緊地吸附在油管表面上，導致表面上的金屬是陽性的，最終對工具造成腐蝕結構現象。有時，因為某些物質的存在，導致工具當中會產生催化作用，最終SO32-變成S2-，與油管的內壁產生了化學反應，導致內部表面被侵蝕了。不僅如此，這類變化會漸漸地發展成為FeS、Fe（OH）2沉淀，所生產出來的沉淀物質會一直附著在油管內，最終形成結垢。如果工具上的結垢物質長期得不到處理，就會導致在實際運行過程當中產生故障。在實際運行時，如果這些結垢物質在受到震動之后掉進了地層中，就會永遠存在于地層，使得地層堵塞，吸水量降低，嚴重制約油田井下的順利開發。

2 油田井下工具防腐防垢技術的應用

2.1 發蘭處理、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，在專業領域也將其稱之為表面處理技術，例如發蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍。油田井下開發是一個長期的過程，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境之下，作用得不到充分的發揮，一般在油田井下工作了6個月以上的工具，就會出現不同程度的劣跡，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，相關企業意識到油田井下工具腐蝕結垢問題。為了解決這一現象，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。在經過低溫滲氮處理之后，需要在工具的表層涂上一層2～20 μm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已經進入到后期階段，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。為了減少這種現象的發生，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揮作用，然而在后續的使用過程中卻發現涂料出現不均勻、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，在現場實施作業的過程當中，滲氮油管的表層堅硬度降低了，液壓鉗總是產生打滑等現象，如果一直持續下去，就會導致液壓鉗的鉗片被損傷。相關部門曾經對此進行過統計，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速度十分緩慢，而經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，已經開發出了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，可以將能量傳輸到稱襯管之中，讓基襯和管身密切相貼，實現復合。SFG雙金屬復合防腐油管的復合端使用了環焊銜接，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0.2～0.4 MPa，同時將噴霧壓力調整至0.07～0.17 MPa，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72 h，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。

4 結語

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，企業必須制定出合理的解決措施。應用發蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍、離子滲氮技術、滲氮油管等辦法改善現狀，促進油田井下開發工作更好更快地進步。

參 考 文 獻

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