油田井下工具防腐防垢技术研究

刘磊 郭亮 刘英 刘江

摘要：油田井下工具的腐蚀结垢原因有很多，碳酸亚铁、氧化亚铁、硫化亚铁、碳酸镁、硫酸钙、硫酸镁等都是导致工具结垢腐蚀的具体元素，针对这些情况，企业必须制定出合理的解决措施。应用发兰处理、镀铭、镍磷镀、离子渗氮技术、渗氮油管等办法改善现状，促进油田井下开发工作更好更快地进步。

关键词：油田;井下工具;防腐防垢技术

1腐蚀原理

1.1化学腐蚀

通常是指在非电解质的环境中直接与金属发生的化学腐蚀反应，该腐蚀是表面性的，不易与金属发生更深层腐蚀。如：4AL+3O2→2AL2O3，在金属表面形成保护膜，它发生的环境常常是气体与金属的反应，发生化学腐蚀的广泛性和危害性不及电化学腐蚀。

1.2电化学腐蚀

通常是指在所处环境中电解质发生的有电子转移的腐蚀。金属与液态输送介质或水及其溶解物接触时，所形成的化合物能溶解或电解质深入到已腐蚀和未腐蚀的界面，腐蚀的过程可向金属的深部蔓延，含有溶解物的水或其他的电解质溶液液相时电流的导体，于是发生并加速腐蚀的电化学过程。在采油生产中电解溶液成分丰富，电化学腐蚀更广泛造成危害更大是本文探讨的重点。

1.3细菌腐蚀

微生物腐蚀也是油管腐蚀的一个因素，如硫酸盐还原菌使金属壁面形成蚀点，其产生的H2S还可以增加水的腐蚀性。此外还有腐生菌在金属管壁表面的堆积结垢形成垢下腐蚀，尤其是杂容易造成细菌堆积的台阶等不平滑处，如节箍处。现场对腐蚀管壁的分析也是在油管节箍处腐蚀较为严重。其次是腐生菌及铁细菌。

2油田井下工具防腐防垢技术的应用

2.1发兰处理、镀铭、镍磷镀的应用

我国油田井下工具防腐防垢技术中应用最多的就是电法保护制、衬里制、涂层制及缓蚀制等。对于油田井下工具而言，涂层是最有效的保护方法之一，操作比较简单，在专业领域也将其称之为表面处理技术，例如发兰处理、镀铭、镍磷镀。油田井下开发是一个长期的过程，而整个过程的顺利实施都离不开工具的帮助，而在工具防腐方面，则可以应用发兰和镀络等方法，这两种方法有着比较好的防腐蚀效果。然而，这两种方法也有缺点，就是在长期的高温环境之下，作用得不到充分的发挥，一般在油田井下工作了6个月以上的工具，就会出现不同程度的劣迹，而这也给腐蚀带来了一定的机会。相比之下，镍磷镀的防腐效果更好一些，在工具使用中应用镍磷镀8个月以上，工具的劣迹与发兰、镀铭6个月差不多，这足以看出镍磷镀的防腐蚀效果更好，更适合在油田井下工具中应用。

2.2离子渗氮技术的应用

近年来，相关企业意识到油田井下工具腐蚀结垢问题。为了解决这一现象，可以在防腐防垢中应用离子渗氮技术，这种技术主要是应用在油管等工具的防腐中，并取得了比较好的应用效果。在离子渗氮技术的使用上，在铜的表面将氮原子渗透进去，从而达到提升表面层硬度的目的，还可以有效地提升疲劳强度，让工具表层更为坚硬，拥有更强的抗腐蚀性。工作人员先把工具放在盐浴炉当中，注入一些会产生化学反应的原料，再将其一同加热，等到达一定温度的时候，再停留一段时间。这样做主要是为了让油田井下工具能够拥有一层化合物组成的保护层，预防外界对其带来的侵蚀，增强工具表面的疲劳强度和耐磨性。在经过低温渗氮处理之后，需要在工具的表层涂上一层2—20μm的氮原子，从而使得工具表面的钢更有耐腐蚀性，达到防腐的目的。

2.3渗氮油管的应用

我国部分油田井下开发已经进入到后期阶段，而油田井下的腐蚀性一直以来都是导致注水管寿命降低的具体原因，有的时候注水管会直接报废，需要更换新的注水管。为了减少这种现象的发生，可以选择应用涂料油管技术和渗氮油管技术。最开始的时候，涂料油管技术只能够在注水管的防腐上发挥作用，然而在后续的使用过程中却发现涂料出现不均匀、鼓包、脱離等问题，使得分层注水井的水嘴被堵住了，或者是在进行冲刷的时候操作有误，导致注水管局面被腐蚀了，给注水管实际运作带来了难度。除此之外，在实施涂料之后，随着时间的延伸，会出现局部的脱落，导致原本的抗腐蚀作用丧失了，注水管也因此极其容易遭到腐蚀。相比之下，渗氮油管有着更好的应用价值，在现场实施作业的过程当中，渗氮油管的表层坚硬度降低了，液压钳总是产生打滑等现象，如果一直持续下去，就会导致液压钳的钳片被损伤。相关部门曾经对此进行过统计，每5根油管进行连接之后，就需要更换一次液压钳铅片，这样的做法实则上会导致油田井下开发速度十分缓慢，而经常更新铅片也会花费一定的费用。在油田井下工具防腐防垢技术当中，已经开发出了SFG双金属复合防腐油管，这是一种将金属管道爆燃加衬融为一体的防腐技术，在制造的时候，将液压作为动力。在实际的工作过程当中应用该油管，可以将能量传输到称衬管之中，让基衬和管身密切相贴，实现复合。SFG双金属复合防腐油管的复合端使用了环焊衔接，拥有十分紧密的密封结构，避免了物质进入注水管，抵抗住了工具的侵蚀和结垢。

3油田井下工具的盐浴腐蚀实验分析

工作人员将油田井下工具放在一个容器当中，再把盐浴氮化配件和镀铬等配件放在支架上面，将箱子口密封，不让里面有任何的空气进入，将空气压力调整成为0.2—0.4MPa，同时将喷雾压力调整至0.07—0.17MPa，在实验箱子当中供波是5%NaCl溶液。整个实验的过程温度最好是在55℃，该温度持续72h，最后的实验结果表示，盐浴氮化工具配件的耐腐蚀性是最好的。

在双金属油管和盐雾氮化工具的实验上，工作人员同时使用这两种油管进行试验，从实际的实验可以看出，在运作的过程当中，双金属复合油管使用起来比较简单，施工过程也相对安全一些。盐雾氮化工具实验起来也比较简单，并没有出现任何的卡阻行为，在进行分层注水井的时候，也不会对最后的结果造成太大的影响。

结语

工具是油田井下开发的关键物件，如果缺少了工具意味着油田井下开发工作无法进行，长期处于阴暗的环境中工具时常出现强度下降、被腐蚀等现象，这对于整个工作的开展都存在安全隐患。为了改善这种状况，企业广泛应用了防腐防垢技术，这对工具起到了很好的保护作用，使工具的作用能够更好地发挥出来，为油田井下开发做出贡献。

参考文献：

[1]何志平。韦2油井结垢研究与防治措施初探[J].断块油气田，2006，13（5）：67-69.

[2]陈大钧。油气田应用化学[M].北京：石油工业出版社，2006：393-403.