油田井下工具防腐防垢技術(shù)研究

江豐 徐小娟 張銘 張譽(yù)千

摘要：油田井下工具的腐蝕結(jié)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(dǎo)致工具結(jié)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(yīng)用發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍、離子滲氮技術(shù)、滲氮油管等辦法改善現(xiàn)狀，促進(jìn)油田井下開發(fā)工作更好更快地進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：油田;井下工具;防腐防垢技術(shù)

1腐蝕原理

1.1化學(xué)腐蝕

通常是指在非電解質(zhì)的環(huán)境中直接與金屬發(fā)生的化學(xué)腐蝕反應(yīng)，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(hù)膜，它發(fā)生的環(huán)境常常是氣體與金屬的反應(yīng)，發(fā)生化學(xué)腐蝕的廣泛性和危害性不及電化學(xué)腐蝕。

1.2電化學(xué)腐蝕

通常是指在所處環(huán)境中電解質(zhì)發(fā)生的有電子轉(zhuǎn)移的腐蝕。金屬與液態(tài)輸送介質(zhì)或水及其溶解物接觸時，所形成的化合物能溶解或電解質(zhì)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(zhì)溶液液相時電流的導(dǎo)體，于是發(fā)生并加速腐蝕的電化學(xué)過程。在采油生產(chǎn)中電解溶液成分豐富，電化學(xué)腐蝕更廣泛造成危害更大是本文探討的重點(diǎn)。

1.3細(xì)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(diǎn)，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(jié)垢形成垢下腐蝕，尤其是雜容易造成細(xì)菌堆積的臺階等不平滑處，如節(jié)箍處。現(xiàn)場對腐蝕管壁的分析也是在油管節(jié)箍處腐蝕較為嚴(yán)重。其次是腐生菌及鐵細(xì)菌。

2油田井下工具防腐防垢技術(shù)的應(yīng)用

2.1發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍的應(yīng)用

我國油田井下工具防腐防垢技術(shù)中應(yīng)用最多的就是電法保護(hù)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(hù)方法之一，操作比較簡單，在專業(yè)領(lǐng)域也將其稱之為表面處理技術(shù)，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(shí)施都離不開工具的幫助，而在工具防腐方面，則可以應(yīng)用發(fā)蘭和鍍絡(luò)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(diǎn)，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(jī)會。相比之下，鎳磷鍍的防腐效果更好一些，在工具使用中應(yīng)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(yīng)用。

2.2離子滲氮技術(shù)的應(yīng)用

近年來，相關(guān)企業(yè)意識到油田井下工具腐蝕結(jié)垢問題。為了解決這一現(xiàn)象，可以在防腐防垢中應(yīng)用離子滲氮技術(shù)，這種技術(shù)主要是應(yīng)用在油管等工具的防腐中，并取得了比較好的應(yīng)用效果。在離子滲氮技術(shù)的使用上，在銅的表面將氮原子滲透進(jìn)去，從而達(dá)到提升表面層硬度的目的，還可以有效地提升疲勞強(qiáng)度，讓工具表層更為堅(jiān)硬，擁有更強(qiáng)的抗腐蝕性。工作人員先把工具放在鹽浴爐當(dāng)中，注入一些會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的原料，再將其一同加熱，等到達(dá)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(hù)層，預(yù)防外界對其帶來的侵蝕，增強(qiáng)工具表面的疲勞強(qiáng)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(dá)到防腐的目的。

2.3滲氮油管的應(yīng)用

我國部分油田井下開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入到后期階段，而油田井下的腐蝕性一直以來都是導(dǎo)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(yīng)用涂料油管技術(shù)和滲氮油管技術(shù)。最開始的時候，涂料油管技術(shù)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(jìn)行沖刷的時候操作有誤，導(dǎo)致注水管局面被腐蝕了，給注水管實(shí)際運(yùn)作帶來了難度。除此之外，在實(shí)施涂料之后，隨著時間的延伸，會出現(xiàn)局部的脫落，導(dǎo)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(yīng)用價值，在現(xiàn)場實(shí)施作業(yè)的過程當(dāng)中，滲氮油管的表層堅(jiān)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(dǎo)致液壓鉗的鉗片被損傷。相關(guān)部門曾經(jīng)對此進(jìn)行過統(tǒng)計(jì)，每5根油管進(jìn)行連接之后，就需要更換一次液壓鉗鉛片，這樣的做法實(shí)則上會導(dǎo)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(fèi)一定的費(fèi)用。在油田井下工具防腐防垢技術(shù)當(dāng)中，已經(jīng)開發(fā)出了SFG雙金屬復(fù)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(shù)，在制造的時候，將液壓作為動力。在實(shí)際的工作過程當(dāng)中應(yīng)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(shí)現(xiàn)復(fù)合。SFG雙金屬復(fù)合防腐油管的復(fù)合端使用了環(huán)焊銜接，擁有十分緊密的密封結(jié)構(gòu)，避免了物質(zhì)進(jìn)入注水管，抵抗住了工具的侵蝕和結(jié)垢。

3油田井下工具的鹽浴腐蝕實(shí)驗(yàn)分析

工作人員將油田井下工具放在一個容器當(dāng)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(jìn)入，將空氣壓力調(diào)整成為0.2—0.4MPa，同時將噴霧壓力調(diào)整至0.07—0.17MPa，在實(shí)驗(yàn)箱子當(dāng)中供波是5%NaCl溶液。整個實(shí)驗(yàn)的過程溫度最好是在55℃，該溫度持續(xù)72h，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)上，工作人員同時使用這兩種油管進(jìn)行試驗(yàn)，從實(shí)際的實(shí)驗(yàn)可以看出，在運(yùn)作的過程當(dāng)中，雙金屬復(fù)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(shí)驗(yàn)起來也比較簡單，并沒有出現(xiàn)任何的卡阻行為，在進(jìn)行分層注水井的時候，也不會對最后的結(jié)果造成太大的影響。

結(jié)語

工具是油田井下開發(fā)的關(guān)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(jìn)行，長期處于陰暗的環(huán)境中工具時常出現(xiàn)強(qiáng)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(yīng)用了防腐防垢技術(shù)，這對工具起到了很好的保護(hù)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(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何志平。韋2油井結(jié)垢研究與防治措施初探[J].斷塊油氣田，2006，13（5）：67-69.