石油鉆井機械設備腐蝕原因及措施研究

李宏毅

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井一公司，遼寧 盤錦 124010）

設備腐蝕是所有行業都會出現的問題，由于石油行業工作的屬性，鉆井機設備出現腐蝕情況的概率更大，在鉆井機設備使用過程中，設備不可避免的會與油質、水質等可以腐蝕設備表面金屬的物質相接觸，石油鉆井機設備腐蝕的概率就會大大的增加，在發生腐蝕的過程中，實際上是這些物質之間發生化學反應的過程，設備表面或者內部的腐蝕，會導致設備出現一定的變形，如果零件被腐蝕，就會導致設備出現松動，影響設備的使用性能，腐蝕嚴重的更會影響設備的設用壽命，同時對石油采收產生一定的影響，影響行業的發展，可見在石油行業中，石油設備防腐工作非常重要。設備在發生腐蝕時，會造成金屬表面的脫落，造成設備壁逐漸變薄，嚴重的腐蝕會導致設備穿孔，影響設備的正常使用，不同環境下的設備腐蝕程度也不相同，需要采用不同的設備防腐措施，不同的環境對設備的影響也不同，針對性解決問題，才能更好地預防設備腐蝕，本文針對石油鉆井機可能出現的腐蝕，提出了一些預防措施。

1 石油鉆井機械設備腐蝕概述

腐蝕是石油索具機械設備應用中經常發生的現象，如果不及時采取措施，腐蝕現象會從局部腐蝕發展為全面腐蝕。我們的調查研究表明，石油機械設備首先腐蝕的部位是與石油資源直接接觸的部位，與空氣接觸部位的腐蝕速度較慢。石油鉆井機械設備必須根據腐蝕程度采取不同的處理方法，在機械設備金屬部件較為集中和局部的位置，施工人員必須進行防腐處理，提高防腐效果。

石油鉆井機械設備經常需要浸沒在泥漿中，鉆井液是鉆井施工中不可缺少的精煉介質，又稱鉆井沖洗液。根據成分成本不同，鉆井液可分為泥漿、無粘土沖洗液、乳化液、清水、泡沫、壓縮空氣等。在局部腐蝕的同時，在外界環境的影響下，石油鉆井機械設備的腐蝕速度也隨之增加，局部腐蝕的面積擴大。只有充分了解石油鉆機和設備的實際腐蝕情況，找到鉆機和設備腐蝕的位置，才能有針對性地采取防腐措施，確保石油鉆機和設備安全可靠運行。

2 石油鉆井機械設備在不同環境下的腐蝕情況

2.1 沙漠環境對石油鉆機的影響

石油鉆井設備在沙漠環境下受到的影響也比較大，在沙漠環境下，沙漠的晝夜溫差能夠達到50℃以上，在白天的時候，沙漠的溫度可以高達60℃而夜間的最低溫度可以達到10℃，在這種環境中，溫度差過大，可以能導致空氣中的水分以及水蒸氣迅速降低并滲透到機械設備中，并進一步與環境中的沙塵等物質相結合，發生一定的反應，進一步加快石油鉆井設備的腐蝕程度，而由于晝夜溫差的變化，石油鉆井設備的物理性能在溫差的影響下，迅速的發生變化，也就到了石油鉆井設備發生腐蝕性的加快。

2.2 海洋環境對石油鉆井平臺的影響

由于海上作業的特殊性，石油鉆井設備必須長期處于潮濕的環境中，有的甚至是與海水發生了直接的接觸，導致海水侵入到是由鉆井設備中，并發生了一定的腐蝕。海水中含有大量的氯化鈉，我們常稱其為“鹽分”。海水中除了含有穩定化合物的氯化鈉外，還含有大量游離鈉離子，鈉離子與氯化鈉不同，在機械設備中可以與金屬元素和化合物發生反應。鈉離子會在石油鉆井機械設備中引起嚴重的腐蝕問題，在機械設備的金屬表面形成銹蝕氧化層，造成設備穿刺、破損等問題。此外，海洋中含有較多的酸、堿化合物等活性金屬離子，當水生環境惡化時，進一步加劇石油鉆井機械設備的腐蝕，縮短設備壽命，甚至發生生產事故。

2.3 陸地環境對石油鉆機的影響

我國從南到北的地質環境發生的變化較為明顯，在很多地質環境中，對于石油鉆井設備的影響和腐蝕性較小，但是在熔巖地質背景下，石油鉆井設備被腐蝕的可能性通常較高，原因是熔巖地質中，含有大量的碳酸鹽，這些化學物質能夠與石油鉆井設備發生一定的化學反應，從而導致石油鉆井設備被腐蝕，陸地環境中，相對來說對石油鉆井設備比較友好，但是在面對熔巖地質時，需要根據實際情況的不同，采取不同的預防措施。

因此，一般來說，腐蝕的成本因地形不同而不同，對機械設備腐蝕的程度和類型也不同，因此必須采取相應的腐蝕防護措施。

3 石油鉆井機械設備不同部分腐蝕產生的原因

3.1 石油鉆井機械設備的外腐蝕

石油鉆井設備在面對不同環境時，出現的腐蝕情況不相同，例如與一些可腐蝕機械設備的礦石環境直接接觸，就容易造成設備的腐蝕。在化學層面，機械設備的機體不可避免地會受到一定程度的腐蝕，在地下環境中，石油鉆井設備會與一些地下化學物質發生接觸，這些物質與石油鉆井設備表面的一些防腐涂層發生反應，導致防腐涂層的破壞，導致鉆井機的機體受到腐蝕。在目前的石油鉆井機設備中，為了更好地預防腐蝕造成的設備損害，在防腐工藝上有了長足的進步，但是仍然存在一定的問題，隨著設備的使用進程，面對化學物質的一次次侵蝕，防腐涂層逐漸被破壞，從而導致機體發生腐蝕破壞，出現物理性的損壞。

物理層面上，石油鉆井設備不可避免的需要與各種巖層發生接觸和碰撞，巖層較為堅硬的位置，對于石油鉆井設備來說，也是一個重要的影響因素，會造成石油鉆井設備的物理損壞，石油鉆井設備一般是在高溫高壓的環境下工作，這種環境會造成腐蝕性的進一步加強和增強，直接破壞石油鉆井設備的表面防腐物質，設備出現物理損傷。

3.2 石油鉆井機械設備內部腐蝕

在石油鉆井設備井下工作中，最主要的工作內容是開采石油，而在這個過程中，也要與石油鉆井機械和設備接觸，并在其中發生接觸。石油原油含有許多溶解或混合的復雜化學物質，這些化學雜質需要被排除在外，石油提取過程中，化學物質也會在石油鉆井設備內部發生一系列的化學反應，導致石油鉆井設備發生化學腐蝕，不同的設備零件發生的腐蝕不相同，也就因此導致了不同的內部腐蝕程度。因粘附問題造成的腐蝕、因反應造成的材料損失導致某些零件破裂、穿孔和斷裂。

4 石油鉆井機械設備腐蝕防護措施

4.1 石油鉆井機設備材料擇優選擇

石油機械設備的材質選用上，性能最優的材料屬于碳鋼材料，其他的合成材料在使用過程中對于石油設備來說，性能稍微差一點，然而碳鋼材料的成本比合成材料的成本高很多，一些石油設備生產廠商，為了減少石油設備的生產成本，提升設備的利潤空間，就會選擇使用合成材料而非碳鋼材料，在生產過程中，設備外層屬于防腐層，而防腐層的材料選擇需要注意材料的環保性，當外層材料被腐蝕時，材料會脫落，如果被排入環境中，就會造成環境的污染，或者石油雜質的增加，因此在選擇外層材料的時候除防腐性之外，還需要考慮材料的環保性。

4.2 石油鉆井機設備防腐工藝的改進

石油鉆井平臺和設備的結構和技術影響其防腐能力，因此需要對石油鉆井平臺和設備的內部結構進行調整，以避免出現油層損壞等問題。鉆孔機械和設備的維護，需要根據環境的不同選擇不同的維護措施。石油鉆井機械設備需要面對不同的工作環境，例如面對石油的腐蝕以及不同地質環境中礦石資源的腐蝕，面對這么復雜的環境，石油鉆井設備在工藝上需要進一步提升，尤其是防腐工藝，還需要進一步加強，這樣才能更好地促進石油開采行業的進步與發展。

4.3 石油鉆井機金屬表面處理

石油鉆井設備在金屬表面防腐中，需要加強對金屬表面的防腐工作，而金屬表面是石油鉆井設備重要的一個部分，其防腐工作尤為重要，如果金屬表面出現腐蝕的話，對石油鉆井機械設備容易造成更大損傷，為了避免石油鉆井設備出現大面積損傷，造成石油開采工作的延后，可采用2 種方式進行防腐處理。

（1）化學防腐，化學防腐也有兩種類型，一種是陽極保護法，通過利用將金屬材料作為陽極的方式，在電化學反應下，使金屬材料發生鈍化，從而達到改變技術材料表面性質的目的，以此來實現防腐的目的；另一種的陰極保護法，將金屬材料作為陰極，電化學反應中，陽極材料選擇不溶材料，在電解液中發生電化學反應，讓金屬發生改變，從而達到防腐的目的。

（2）物理防腐法。物理防腐法，主要是利用防腐層和防腐劑保證來達到石油鉆井設備表層防腐的目的，在防腐涂層的材料選擇中，防腐涂料要選擇防腐性較高的材料才行，這樣才能保證石油鉆井設備在長期腐蝕的作用下，避免出現涂層被腐蝕，以至于石油鉆井設備出現被腐蝕，設備遭到破壞，從而降低設備的使用性能和使用壽命。例如在選擇防腐層涂料時，可以選擇含有鉛的材料，這樣鉛的材料在形成保護膜的時候，還可以加強致密性，防腐材料的致密性加強，防腐性能就更高。而防腐材料在進行電化學反應的時候，鍍層材料的選擇也很重要，良好的鍍層材料，能夠加強材料的密度和防腐性，發生化學反應的機會降低，間接提升了石油鉆井設備防腐的性能。

4.4 重視石油鉆井機設備防護預防

石油行業生產中，石油鉆井設備的使用尤為關鍵，設備影響著石油行業的開采效率，石油鉆井設備的開采需要石油鉆井設備的助力，因此對設備的防腐工作一定要做好，而且設備在使用過程中，一定要加強日常的維護，根據專業的日常維護操作標準，進行日常的維護操作，并對維護人員進行正規培訓，保證維護的規范性，對石油鉆井機械設備進行定期和不定期檢查，明確維修隊伍的權利和責任，對維修人員進行作業考核。

4.5 保護機制的建立

企業必須建立健全的石油鉆井機械設備維護機制。石油鉆井機械設備的腐蝕不是短期形成的，而是時間積累的結果。促進石油鉆探的順利發展，必須從石油鉆探機入手，積極解決石油鉆探機的腐蝕問題。一方面，企業必須建立調查機制，調查石油鉆井機械設備腐蝕的原因，對腐蝕問題進行分類，并針對這些類型的問題制定解決方案。同時，公司要建立監督機制，檢查維修人員是否嚴格遵守防腐工作標準，對石油鉆井機械設備進行處理，以更有效地保護石油鉆井機械設備。

5 結語

石油鉆井機在使用過程中，出現腐蝕問題非常正常，預防石油鉆井機出現腐蝕問題，是推動石油行業發展的重要內容之一，做好石油鉆井機的防腐工作，可以更好地帶動企業發展，并保證工作的質量，本文中闡述的防腐措施，通過加強石油鉆井機設備的防腐工藝，加強防腐效果，也可以通過設備材料的選擇，優化鉆井機設備自身的防腐能力，并做好鉆井機設備表面金屬的防腐處理，避免在潮濕環境中發生腐蝕，同時加強對鉆井機設備的日常維護和預防，建立起一個良好的防腐保護機制，達到保證石油鉆井機防腐的目的。