注水井套管腐蚀预测与防治

刘东平

摘 要：注水井套管腐蚀是石油生产工艺环节中一个常见的问题，为了尽量减小因套管腐蚀带来的石油材料浪费，扩大相关企业的经济效益，在对管道腐蚀研究中，要学会预测并提前做好防范措施。本文就注水井套管的腐蚀预测与相关防治手段进行探讨。

关键词：注水井套管腐蚀预测；注水井套管腐蚀防治；氧气浓度；液体酸度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.040

随着科技技术的不断进步，社会经济也得到了不断提升，我国石油市场一直都是处在国民经济市场的前沿领域，石油行业也都是在顶峰的领域上，在实际的石油开采中，由于工作量大，开采持续时间长，很多开采设备仪器都是处在长久不断的工作运行中，比如说长期的注水开发，就会使得注水井套管的技术变得越来越差，容易出现一些套管变形、管壁穿孔、破裂、断裂等情况，而这种情况的产生多半都是因为长期的注水泡水过程中发生了管壁腐蚀，以及与其他器材摩擦过多导致受损。注水井套管作为一种容器长时间的装水加上空气中存在的各种元素，很容易发生反应，引起管壁腐蚀，而管壁又会因为腐蚀生成一层腐蚀物，这样就削薄了管壁厚度，导致管壁出现孔洞、破裂等问题。其次，因注水井套管腐蚀而产生的管壁破损大多都与注水管中水体所含酸性元素有关，而由于套管多采用钢材结构，例如说管壁中的s元素渗入进水中，加上空气中的CO2融入进水，三者发生反应形成微弱的H2SO4，这类生成物对管壁造成腐蚀是一定的。加上时间长，腐蚀的程度会更深。不过这种管壁腐蚀在石油开采过程中也是比较常见的问题，而管壁出现孔洞、破裂等情况会使石油原料泻出，导致一定的成本浪费，加上处理维护方式麻烦，也浪费了时间成本，耽误石油开采工程正常进行，因此进行相关管道腐蚀的预测，能够提前做好预防措施，尽可能减小其损失。下面首先就注水井管道的腐蚀预测作相关介绍。

1 注水井套管腐蚀预测

1.1 预测对象

在对注水井套管腐蚀预测中，首先要明确预测对象，根据引起注水井套管腐蚀因素的分析，我们可将水中酸碱度、ph值、氧气浓度、细菌数量、套管温度作为预测对象，进而根据所测得参数进行后续预测判断。另外，预测对象的选择还与套管实际运行状态有关，也要对套管的相关性能进行检验。对套管内外壁进行质量检查以及各功能结构的诊断，比如说套管存在有一定磨损与变形的情况这是象征着已经发生腐蚀或者即将要发生腐蚀，相应的这些都会影响到最终的预测结果。其次，在预测对象选择中，把握住主要对象和必要对象，要做到主次分明，能够提升预测效率。

1.2 建立模型

确了预测对象后就可建立预测模型。其中预测模型建立内容主要包括对预测对象的各类检验工作与试验流程，按照对注水井套管腐蚀的原理以及预测检验的基本原则，设计出对各个影响因素的各类检查试验，根据所得参数来作为最后结论的数据支撑。其次，预测模型建立过程中存在一定的估算与概括，要根据实际注水井套管的运行状态以及测得的具体数据，大致模拟出套管发生腐蚀的过程与腐蚀的程度。此外，引起套管腐蚀的因素也不止一类，可能有多种因素共同影响，模型建立要将各个可能的因素都考虑进去。才能确保最终的预测结果，保障套管防腐的质量。

1.3 预测计算

在明最后进行对注水井套管腐蚀预测的计算，计算根据对相关元素测得的数据，然后结合套管运行的最新状态，根据相关方程式代入数据得出最终的预测值，其中还要将腐蚀产生因素随着时间的变化量考虑进去，以及套管在这些因素共同影响下的腐蚀程度，腐蚀会在何时变的更严重等，预测结果需要包括套管具体腐蚀的时间，以及产生形变等问题的所用时长，在预测结果显示的时间限额之前采取相应的防止措施，减少成本损失，最大化扩大石油开采的经济效益。最后，对注水井套管的腐蚀预测也是为了保障石油开采过程顺利进行的主要操作流程，做足预测的准备工作也是为了更好利用套管相关功能结构，发挥其最大效用的最佳方式。

2 注水井套管腐蚀防治

2.1 温度过高情况下的腐蚀防治

注水井套管产生腐蚀情况的原因有第一在温度过高情况下产生腐蚀，对于这类情况的防治，把握住以降低套管温度为原则。我们都知道化学反应会随着温度而变化，温度越高，分子间的运动速率越快，进而带来的反应越激烈，在高温环境下的注水井套管会使得管壁与水面元素发生反应更活跃因而容易腐蚀。针对此，我们可在管壁外围加上降温装置，用以延缓腐蚀速率，还要控制管壁中注入水的流动速率，速度太快也会导致壁内温度上升。其次还能在管内注入一定冷水，前提是在不影响实际注水的质量与最终开采的石油质量前提下。另外，还有注入水时间的选择，尽量不要选择在正午高温这种外界气候条件下，且要控制注入水的时间，时间越长越易引起管内温度增高，影响注水实际效率。

2.2 氧气浓度过高的腐蚀防治

造成套管腐蚀的因素还有氧气浓度，若水内氧气浓度过多，会使得水内呈弱酸性，长时间的积累与套管壁相接触会增多腐蚀的概率，另外，氧作为一切化学反应的活跃元素，在有氧的基础下，就相当于存在了一种催化剂，能加速某些反应进程，使得腐蚀速率更快。对这类情况下的防腐治理方法有，第一可在水中加入除氧剂，可以采用亚硫酸钠来进行对注水井中氧元素的含量控制。第二采用化学除氧的方法，例如用铜屑除氧，其中此方法的原理是利用了氧气的化学活性，还铜易氧化的特性，将铜放在水中，与溶于水的氧气发生氧化反应，将铜置换成氧化铜，进而达到降低水中氧元素含量的目的。

2.3 热处理措施不当的腐蚀防治

产生注水井套管腐蚀的因素还有对套管的热处理不当，与之前温度过高会催化腐蚀反应原理一样，套管热处理不当会使得管内存有一定温度，管内温度也是会主要影响套管内元素活性的直接因素。针对

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这方面的治理方式主要有，首先要尽可能避免管壁焊接，避免一切热处理的操作方式，其次要定期对注水井管壁进行冷却处理，及时降低套管温度，尽量控制管壁温度不处在过高的范围中。另外，还可进行退火处理，以便消除材料的残余应力。降低因材料内部元素保持的高活跃性而带来的腐蚀速度加快等不良影响，总的来说，对热反应处理要把握住将注水井套管温度控制在合理范围中。

2.4 细菌大量繁殖的腐蚀防治

细菌繁殖也是会影响到注水井套管腐蚀速率的一个主要方面，一般细菌在24℃平均温度时繁殖较快，细菌作为腐蚀反应的催化剂，若存在大量细菌会对管壁腐蚀产生很大影响，同时细菌本身就有具备一定的腐蚀性能，因此在注水井套管中，要尽量避开24℃这种有利于细菌繁殖的最适温度。且在注水中对水质、套管内部等进行除菌处理，尽量减小细菌的数量，避免细菌繁殖。

2.5 PH值减小的腐蚀防治

其次，还有ph值减小而引起的注水井套管腐蚀，因注水井中水内呈弱酸性导致套管处在微酸性条件中被侵泡从而易发生腐蚀反应，针对这方面的治理方式有，在注水前先对水质进行中和处理，另外还要定期检查水质中的酸碱度，若发现ph值变小，要及时采取相关措施，例如加入碱性物质或者多加中和性的淡水用以弱化酸性。为了进一步降低因腐蚀引起的管道受损还要及时清理管壁，在不注水期间保持管壁干燥，防止因残留水分使得管壁与水渍发生腐蚀反应。

3 总结

综上所述，注水井套管腐蚀是石油开采中常见的问题之一，为了尽量避免因套管腐蚀给石油开采项目带来的成本损失与进一步简易维护过程，要提前对套管腐蚀进行预测。其中具体的预测方法可根据套管中所含氧气、二氧化碳、套管内水质的酸碱度来判断，依据这些容易引起腐蚀的外界影响因素，以及套管的实际运行状态结合起来建立模型，再依照公式进行计算，预测出套管发生腐蚀大概会要多久，进而在发生腐蚀之前的时间限额内采取相关的防治措施，例如更换套管，加强套管维护等。以免套管因腐蚀穿孔、变形后石油注水泄露。另外，关于套管腐蚀的治理措施，针对引起腐蚀的不同原因，有相应的治理方法。其中把握处理注水井套管时要注意对水质中和、除氧，防止水质呈酸性，还要注意温度对套管腐蚀的影响，对套管要随时进行降温处理，因为温度也是影响套管腐蚀的重要因素。其次，还有细菌，作为本身就具备一定腐蚀性能的微生物，避免在细菌大量繁殖时使用套管内注水，也要随时给注水井套管除菌。最后，在今后的注水井套管防腐蚀工作中，我们还将继续深入探究防腐结构内部性能，提出更加科学有效的治理方案，用以推进我国石油行业的进步与发展。

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