抽油机光杆防腐装置的设计应用

张良武　张良文　樊雪琴　鲍海燕

摘 要：崔庄油田目前进入高含水采油期，油井光杆与腐蚀性液体接触，光杆表面出现麻点或小沟、槽，破坏了光杆表面的光洁度，导致抽油机井光杆盘根损坏，从而出现油井井口有油水渗漏，污染了油区的生产环境，为了解决光杆腐蚀严重的现象，保证油井清洁生产，降低油井生产成本，减少职工工作量，急需提出并采取相应的措施，减缓光杆被腐蚀的速度。目前国内防腐的方法很多，主要手段都是从阻隔碳钢与腐蚀性介质和氧气直接接触方面入手的，该装置也是从这个思路入手制作的一种简易的装置。

关键词：光杆 腐蚀 清洁生产 防腐装置

中图分类号：TE933 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0113-02

1 问题提出

随着二次采油开采的不断深入，大多油井进入高含水期，抽油机井不同程度地出现了光杆的锈蚀和腐蚀问题，造成盘根加不住、盘根密封不严、井口盘根渗漏、加快了胶皮盘根磨损的速度等一系列问题，影响了油井正常的清洁生产。为了确保油区生产不污染周边环境以及不增加工人的工作量，因此急需深入探讨光杆腐蚀机理，提出并采取相应有效的防治和减缓腐蚀速度的措施。

2 抽油机光杆腐蚀的基本调查

（1）崔庄油田目前采油井48口，有42口采油井光杆出现不同程度的光杆腐蚀现象，占所调查数的87.5%。光杆腐蚀表现为表面发黑、在光杆外露段出现大量的麻点或小沟。油井井口经常渗漏大量油污及污水，严重影响到井口卫生和美观。

（2）光杆腐蚀的表现形态。光杆腐蚀严重的部位大多在井口盘根盒以上20～1 500 cm之间，这段距离的光杆在油井正常时与外界空气接触时间较长，腐蚀性液体有充分的时间和空气中的氧气产生化学反应。现场观察到光杆腐蚀主要为点蚀和机械作用所形成的麻点或小沟、槽等。点蚀多数情况下为小孔，表面直径等于或小于它的深度，只有几十微米，分散或密集分布在金属表面，孔口多数被腐蚀产物覆盖，少数是开放式。点蚀的特点是失重小且需要一段较长的诱导期，可以从几个月到几年。同时，在机械磨损作用下，加速了金属表面的自钝化膜和氧化膜的局部破损，裸露出金属表面则钝化为阴极，金属表面为阳极，形成了局部点蚀。因此，当电化学腐蚀和机械磨损同时存在时，二者相互促进，加速了金属的腐蚀。

3 腐蚀的原因和机理

3.1 电化学腐蚀

在有氧的条件下，聚合物溶液和氯离子的共同作用造成金属的电化学腐蚀。聚合物是水溶性高分子物质，属于黏弹性体，它在水中溶解成大量的亲水性基团，这些带有孤对电子的极性基团很容易与金属吸附，使得含有活性的阴离子的腐蚀介质在金属表面附着，此时在有氧条件下发生电化学腐蚀，溶液中含聚合物浓度越高，腐蚀极易发生。

在含氯离子的水溶液中，阴极是吸氧反应，孔内金属离子不断增加，在蚀孔电池的电场作用下，蚀孔外阴离子不断向孔内迁移、富集，孔内氯离子浓度升高，同时孔内金属离子浓度升高并发生水解。

水解产生的氯离子和孔内的氯离子又促使孔侧壁的铁继续溶解。随着小孔面积的增大，腐蚀电流也随着降低，孔内的铁离子浓度和相应的氯离子和氢离子浓度也要降低，使蚀孔的自催化过程减缓或停止。

3.2 细菌腐蚀

聚合物是微生物的营养基，聚合物的存在有利于细菌的大量繁殖，而其中腐生菌、硫酸盐还原菌、铁细菌等都会对金属造成一定的腐蚀。

4 目前光杆的防腐工艺

目前控制腐蚀的方法主要有改变环境成分、添加缓蚀剂和电化学保护、保护性镀层等，其主要手段都是从阻隔碳钢与腐蚀性介质和氧气直接接触方面入手的。目前使用电镀防腐光杆的方法较多，现场使用效果也不错，但现场更换光杆成本较高，且工作量较大。

5 光杆防腐装置的设计

此装置的设计主要是利用现有光杆（无论是普通钢制光杆还是有防腐镀层光杆），在聚脂合物和氯离子下的电化学腐蚀有一个必要条件是有氧状态，设计主要考虑如何阻隔聚合物和氯离子电化学腐蚀需要的氧气，通过光杆表面充分刮抹润滑脂后形成油基保护膜切断具有腐蚀性介质与氧气接触从而实现光杆的防腐。

装置示意图如图1所示。

该装置工作原理是利用井口盘根压盖作为固定点，利用装置对夹时下面腔体部分夹持在压盖上，上部腔体在装置固定在光杆上后，通过油嘴注入润滑脂，当光杆上下运动时，上部腔体中的润滑脂对光杆表面润滑，通过O型圈刮除光杆上多余的油脂，使光杆表面形成油膜，阻隔空气，切断电化学反应，当腔体润滑脂减少时可通过上部螺杆带动压板挤压油脂包裹光杆，用完时可通过油嘴再次加油。

6 使用效果

装置在崔4-6井试验，该井投产后由于原油含水高，原油含水达95%以上3个月不到光杆就开始出现点蚀、沟、槽等，井口盘根漏失严重，井口脏，井口设备因为地层水的影响也锈蚀严重，同时更换盘根的次数频繁，增加了工作量，影响到油区的清洁生产。在通过加装光杆防腐装置后，光杆腐蚀速度明显下降，光杆冷腐蚀得到有效控制，盘根漏失也得到了解决，使用效果明显。在效益上，减少了更换光杆需要的成本投入，还能在一定程度上降低盘根对光杆产生的摩擦阻力。如果在光杆投运初期使用该装置，对油井光杆外部实施油膜保护，效果将更为理想。

参考文献

[1] 樊友军，皮振邦，华萍，等.细菌对碳钢腐蚀的电化学研究[J].腐蚀与防腐，2003（3）：93-96.

[2] 黄传家，陈虎，李斌.渤南油田油井偏磨腐蚀分析及治理[J].石油仪器，2006（5）：77-79，82.

[3] 韦良霞，肖英玉.纯化油田油井腐蚀、结垢原因分析及治理措施[J].石油天然气化工，2004（2）：127-128，133.