抽油機光桿防腐裝置的設計應用

張良武　張良文　樊雪琴　鮑海燕

摘 要：崔莊油田目前進入高含水采油期，油井光桿與腐蝕性液體接觸，光桿表面出現麻點或小溝、槽，破壞了光桿表面的光潔度，導致抽油機井光桿盤根損壞，從而出現油井井口有油水滲漏，污染了油區的生產環境，為了解決光桿腐蝕嚴重的現象，保證油井清潔生產，降低油井生產成本，減少職工工作量，急需提出并采取相應的措施，減緩光桿被腐蝕的速度。目前國內防腐的方法很多，主要手段都是從阻隔碳鋼與腐蝕性介質和氧氣直接接觸方面入手的，該裝置也是從這個思路入手制作的一種簡易的裝置。

關鍵詞：光桿 腐蝕 清潔生產 防腐裝置

中圖分類號：TE933 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0113-02

1 問題提出

隨著二次采油開采的不斷深入，大多油井進入高含水期，抽油機井不同程度地出現了光桿的銹蝕和腐蝕問題，造成盤根加不住、盤根密封不嚴、井口盤根滲漏、加快了膠皮盤根磨損的速度等一系列問題，影響了油井正常的清潔生產。為了確保油區生產不污染周邊環境以及不增加工人的工作量，因此急需深入探討光桿腐蝕機理，提出并采取相應有效的防治和減緩腐蝕速度的措施。

2 抽油機光桿腐蝕的基本調查

（1）崔莊油田目前采油井48口，有42口采油井光桿出現不同程度的光桿腐蝕現象，占所調查數的87.5%。光桿腐蝕表現為表面發黑、在光桿外露段出現大量的麻點或小溝。油井井口經常滲漏大量油污及污水，嚴重影響到井口衛生和美觀。

（2）光桿腐蝕的表現形態。光桿腐蝕嚴重的部位大多在井口盤根盒以上20～1 500 cm之間，這段距離的光桿在油井正常時與外界空氣接觸時間較長，腐蝕性液體有充分的時間和空氣中的氧氣產生化學反應。現場觀察到光桿腐蝕主要為點蝕和機械作用所形成的麻點或小溝、槽等。點蝕多數情況下為小孔，表面直徑等于或小于它的深度，只有幾十微米，分散或密集分布在金屬表面，孔口多數被腐蝕產物覆蓋，少數是開放式。點蝕的特點是失重小且需要一段較長的誘導期，可以從幾個月到幾年。同時，在機械磨損作用下，加速了金屬表面的自鈍化膜和氧化膜的局部破損，裸露出金屬表面則鈍化為陰極，金屬表面為陽極，形成了局部點蝕。因此，當電化學腐蝕和機械磨損同時存在時，二者相互促進，加速了金屬的腐蝕。

3 腐蝕的原因和機理

3.1 電化學腐蝕

在有氧的條件下，聚合物溶液和氯離子的共同作用造成金屬的電化學腐蝕。聚合物是水溶性高分子物質，屬于黏彈性體，它在水中溶解成大量的親水性基團，這些帶有孤對電子的極性基團很容易與金屬吸附，使得含有活性的陰離子的腐蝕介質在金屬表面附著，此時在有氧條件下發生電化學腐蝕，溶液中含聚合物濃度越高，腐蝕極易發生。

在含氯離子的水溶液中，陰極是吸氧反應，孔內金屬離子不斷增加，在蝕孔電池的電場作用下，蝕孔外陰離子不斷向孔內遷移、富集，孔內氯離子濃度升高，同時孔內金屬離子濃度升高并發生水解。

水解產生的氯離子和孔內的氯離子又促使孔側壁的鐵繼續溶解。隨著小孔面積的增大，腐蝕電流也隨著降低，孔內的鐵離子濃度和相應的氯離子和氫離子濃度也要降低，使蝕孔的自催化過程減緩或停止。

3.2 細菌腐蝕

聚合物是微生物的營養基，聚合物的存在有利于細菌的大量繁殖，而其中腐生菌、硫酸鹽還原菌、鐵細菌等都會對金屬造成一定的腐蝕。

4 目前光桿的防腐工藝

目前控制腐蝕的方法主要有改變環境成分、添加緩蝕劑和電化學保護、保護性鍍層等，其主要手段都是從阻隔碳鋼與腐蝕性介質和氧氣直接接觸方面入手的。目前使用電鍍防腐光桿的方法較多，現場使用效果也不錯，但現場更換光桿成本較高，且工作量較大。

5 光桿防腐裝置的設計

此裝置的設計主要是利用現有光桿（無論是普通鋼制光桿還是有防腐鍍層光桿），在聚脂合物和氯離子下的電化學腐蝕有一個必要條件是有氧狀態，設計主要考慮如何阻隔聚合物和氯離子電化學腐蝕需要的氧氣，通過光桿表面充分刮抹潤滑脂后形成油基保護膜切斷具有腐蝕性介質與氧氣接觸從而實現光桿的防腐。

裝置示意圖如圖1所示。

該裝置工作原理是利用井口盤根壓蓋作為固定點，利用裝置對夾時下面腔體部分夾持在壓蓋上，上部腔體在裝置固定在光桿上后，通過油嘴注入潤滑脂，當光桿上下運動時，上部腔體中的潤滑脂對光桿表面潤滑，通過O型圈刮除光桿上多余的油脂，使光桿表面形成油膜，阻隔空氣，切斷電化學反應，當腔體潤滑脂減少時可通過上部螺桿帶動壓板擠壓油脂包裹光桿，用完時可通過油嘴再次加油。

6 使用效果

裝置在崔4-6井試驗，該井投產后由于原油含水高，原油含水達95%以上3個月不到光桿就開始出現點蝕、溝、槽等，井口盤根漏失嚴重，井口臟，井口設備因為地層水的影響也銹蝕嚴重，同時更換盤根的次數頻繁，增加了工作量，影響到油區的清潔生產。在通過加裝光桿防腐裝置后，光桿腐蝕速度明顯下降，光桿冷腐蝕得到有效控制，盤根漏失也得到了解決，使用效果明顯。在效益上，減少了更換光桿需要的成本投入，還能在一定程度上降低盤根對光桿產生的摩擦阻力。如果在光桿投運初期使用該裝置，對油井光桿外部實施油膜保護，效果將更為理想。

參考文獻

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