油水井腐蚀结垢问题探讨

陆卫东

（克拉玛依三盛有限责任公司，新疆克拉玛依834000）

油水井腐蚀结垢问题探讨

陆卫东*

（克拉玛依三盛有限责任公司，新疆克拉玛依834000）

介绍油水井腐蚀结垢情况，分析形成的原因，找出腐蚀结垢的因素，提出缓蚀阻垢的解决技术，为减小腐蚀结垢问题提供依据，从而降低成本，提高效益。

腐蚀结垢；结垢原因；损害；采取措施

随着油田开采程度加大，注水量升高，采出液综合含水上升，油水井的结垢腐蚀问题一直困扰着油田的正常生产,各种原因引起的井下杆、管腐蚀结垢问题也日趋严重，导致油田井下作业工作量不断增加，杆、管更换数量增大，不仅成本增加还影响了产量。

1 油田油水井腐蚀结垢现状

1.1 油水井的腐蚀结垢特点

腐蚀与结垢是油水井普遍存在的现象，从腐蚀结垢产物分析来看，腐蚀、结垢同时发生，腐蚀产物占主导的井较多。从停产检泵的直接原因来看，腐蚀诱因与结垢诱因相差不大。

1.2 腐蚀结垢对油水井的损害

油井的腐蚀表现为油管、抽油杆泵及附件机具的腐蚀。比如油管的丝扣腐蚀,油管腐蚀漏，抽油杆偏磨条件下油管腐蚀漏，抽油杆接箍在偏磨作用下腐蚀，抽油杆腐蚀断等，还有抽油泵活塞常有腐蚀断现象，固定凡尔或移动凡尔腐蚀、阀座腐蚀造成泵坐封不严导致泵效低或不能正常工作。

注水井腐蚀结垢表现为油管腐蚀穿孔和注水水嘴腐蚀结垢普遍。注水井的腐蚀穿孔造成注入水漏失，漏失的水进入油套环空，在油套环空间环境里使油套环空水质恶化，加速套损时间或造成油管从外壁腐蚀，加速油管的毁坏，甚至造成井下事故；如果分注结构腐蚀结垢则会影响分层注水效果，不能按要求分层配注。注水井油管结垢随井的加深逐渐变厚，井深的增加，温度压力升高，腐蚀结垢产物在管壁附着堆积，严重地影响了流体流动的有效截面积，增加了注水压力，如果垢渣掉落则会引起垢卡水嘴维修，影响油田的正常生产。

2 油井腐蚀结垢原因探讨

油、水井的腐蚀、结垢机理多样，常见的腐蚀、结垢种类有：CO2腐蚀、H2S腐蚀、硫酸盐还原菌（SRB）引起的腐蚀、溶解氧腐蚀；常见的结垢类型为碳酸盐型和硫酸盐型，还有腐蚀沉淀物和有机垢物等。

2.1 油水井腐蚀因素

通过油水井腐蚀结垢机理的深入全面认识，了解各种腐蚀结垢机理、影响因素、表现特征及腐蚀结垢产物，更有利于油田腐蚀结垢原因的分析和研究，具有指导性的意义。

（1）CO2的腐蚀。地层深处水中有时含有大量的CO2，由于油井内井底压力比较大，CO2在游离水中的溶解度也较高，当水中有游离的CO2时，水呈现酸性反应：CO2+H2O→H++HCO-3由于水中H+的离子量增加，就会产生氢去极化腐蚀。现在普遍认为，油管的CO2腐蚀应以局部腐蚀特性来定义和预测，因为油管的寿命常因穿孔、断裂而终止，这时油管的均匀减薄并不严重。

（2）H2S的腐蚀。含硫油田中与油共生的水往往含有H2S。干燥的硫化氢与二氧化碳一样都不具有腐蚀性，溶解在水中的硫化氢具有很强的腐蚀性。

（3）硫酸盐还原菌（SRB）的作用。SRB的存在繁殖可以使系统硫化氢含量增加。当开采环境有利于细菌生长时，这些菌种就会大量繁殖。在这些菌种的影响中以SRB腐蚀最具代表性。含有硫酸盐还原菌（SRB）和有黑色的硫化亚铁（FeS）沉淀产生，沉淀物与其它垢物结合常附着于泵筒和管壁上，使其与管壁之间形成更适合于SRB生长的封闭区，进一步加剧井筒管壁的腐蚀，在管壁形成严重的坑蚀或局部腐蚀。

（4）溶解氧腐蚀。油层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蚀，其腐蚀产物主要为Fe2O3，或针铁矿FeO（OH）。

2.2 油水井结垢因素

垢型主要包括碳酸盐垢、硫酸盐垢及含铁化合物的混合物等。具体的成分主要包括：CaCO3、MgCO3、CaSO4、BaSO4、FeS、Mg（OH）2、SiO2、NaCl、Fe2O3、Fe（OH）3等。水中的盐含量越大，通常就能增大垢的溶解度，这是一种盐效应。压力的影响：碳酸钙的溶解度随温度的升高和压力的降低而减少，而后者的影响尤为重要。因为它在系统的任何部位，压力降低都可能产生碳酸钙结垢沉淀。pH的影响：降低pH使溶解度增大，减弱成垢倾向，这种作用对碳酸钙垢的影响明显，对硫酸钙次之，对硫酸钡影响很小；弱碱性条件下，成垢趋势加强，成垢离子更容易结垢沉积。此因素可以调节。

2.3 腐蚀结垢的相互作用

油水井中的腐蚀结垢问题通常相伴发生，腐蚀与结垢相互促进和加强，主要表现在下面2个方面：

（1）垢下腐蚀。油水井结垢易造成垢下腐蚀，则会进一步加速金属的腐蚀速度。原因有3个：其一，垢的存在容易引起各种形式的浓差电池腐蚀，垢下金属成为相对的阳极而遭受腐蚀。其二，在垢下相对贫氧，有利于SRB的生长繁殖，造成细菌腐蚀。其三，垢的成分既有各种沉积物又有腐蚀产物，且腐蚀产物的电位比钢铁正成为阴极，而钢铁为阳极受到腐蚀。

（2）腐蚀加速结垢。随着开采或注水时间延长，腐蚀在油管表面防腐涂层被破坏或薄弱的地方开始腐蚀，油管腐蚀性加重，腐蚀出凹坑使油管壁面粗糙，且腐蚀产物参与成垢，这就更有利于结垢物晶体的附着沉积，促进了油管结垢，结垢速度增大。

3 油水井缓蚀阻垢相关技术

3.1 投加固体缓释型防腐阻垢剂

其原理时缓蚀阻垢剂融入固体骨架里，充当载体的固体骨架可在井下降解，释放出缓蚀阻垢药剂，通过减慢腐蚀的阴极过程，结垢的晶格歧变、分散增容、螯合等作用起到缓蚀阻垢的作用。优点是加药方便，检泵时有井口根据腐蚀结垢情况加入一定量的防腐阻垢块；缺点是加药量不足再检泵才可以补充，缺少井口挤注药剂和手段。

3.2 AOC系列杆泵

技术特点：AOC系列杆泵合金材质耐高温150℃，耐磨，抗腐蚀，泵具有刮垢装置、沉砂通道，适用于腐蚀结垢、出砂油井。

3.3 三层复合涂渡油管及油管短节

三层复合涂镀，是把金属材料与有机高分子材料以化学键方式联接成一体的涂层技术。其优点是防腐防垢性能明显优于镍磷镀油管及其它涂层油管。缺点是油管与接箍涂层不均匀，需要改进。

3.4 套管环空保护液

在油套环形空间注入保护液SJHK，对水井施行定期加药。在加药量为环空液量的1%时，缓蚀率可达95.5%，对油套环空有效保护，保护套管的同时，还减缓油管从外壁腐蚀破坏的速度。具有简易高效的技术特点，油井也有应用。

3.5 油管阴极保护器

技术特点：采用耐腐蚀的金属替代被腐蚀的金属成为阳极，被保护金属成为阴极，不被腐蚀，从而保护管材。

4 结论与建议

采取合理有用的措施降低各种腐蚀结垢因素，如严格注入水水质控制，油井加药及时、合适。H2S浓度较高，且腐蚀情况严重，在固体缓蚀阻垢剂效果不足时，可以采用能降低H2S浓度的洗井液，定期洗井，以降低H2S的含量，减小腐蚀。

建议建立一个油井腐蚀结垢趋势预测系统，可以根据预测结果提前加药或采取其它措施；目前采用投加固体药剂抑制井下腐蚀结垢存在只能在检泵时投入，投入的固防药剂释放完毕后，缺乏监测、补加手段，建议引进井口挤注化学药剂的加药方式，作为固体防腐棒、防垢块防腐防垢的补充，以便获得更好的腐蚀、结垢控制效果。

延长了油水井的检泵维修周期就是节约了成本，提高了油田的经济效益，但是油水井的检泵、维修诱因复杂多样，腐蚀、结垢问题和出砂、结蜡、交变应力、偏磨作用、气体影响等都是可能的检泵诱因，所以，要综合提高各种可能导致检泵因素的检泵周期，才可有效地延长井的检泵周期，从而节约成本，提高效益。

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[4] 尹先清，伍家忠，王正良.油田注入水碳酸钙结垢机理分析与结垢预测[J].石油勘探与开发，2002（03）.

TE988.2

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1004-5716（2015）02-0051-02

2014-03-10

陆卫东（1973-），男（汉族），新疆克拉玛依人，助理工程师，现从事石油工程技术工作。