抽油桿防腐防偏磨技術

鄒祥城，尹瑞新，左 琴

（渤海石油裝備（天津）新世紀機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

目前，國內各大油田的生產井中，約有80%以上采用是有桿采油，其中定向井、水平井、大斜度井占比逐年上升，同時注水開發也在不斷深入，井液中礦化度及腐蝕性介質隨之逐年增高，管桿接觸面的潤滑系數大幅度降低，導致管桿偏磨及腐蝕情況日趨嚴重（圖1）。

抽油桿和油管的偏磨、腐蝕，會逐漸降低抽油桿的強度，日積月累還會磨穿油管引起油管漏失，嚴重時會造成抽油桿斷裂，這些問題已經嚴重制約了有桿泵井的正常生產。據統計，由桿管偏磨造成的檢泵作業次數占總量的50%左右，桿的使用壽命也因偏磨、腐蝕而縮短40%～60%，而且損傷情況日益嚴重，相關生產事故也時有發生。

圖1 腐蝕嚴重的抽油桿

1 抽油桿腐蝕偏磨原因分析

（1）出于油藏開發的需要，國內定向井的數量不斷增加，鑒于定向井的特點，在重力作用下，抽油桿與油管間的磨損幾乎無法避免，增加了防偏磨的難度。

（2）在老井的增產措施中，注聚、微生物等驅油技術已得到廣泛應用，因此井況越來越復雜，導致地應力發生很大變化，套變井增多，是老井區腐蝕偏磨問題增多的重要原因。

（3）國內各油田的綜合含水逐年升高，油井含水上升礦化度隨之增高，如C02，H2S，C1-等，還有少量溶解氧和硫酸鹽還原菌等腐蝕物質，此外，當油井產出液含水過大時，桿表面失去了原油的保護作用，腐蝕速度還會進一步增加,磨損更加嚴重。。

在這些因素的交互作用影響下，普通抽油桿已無法滿足使用要求，即使采用增加抽油桿扶正塊等手段，也難以有效解決，因此各油田正在有針對性地增加相應的特種抽油桿的應用，以滿足防腐防偏磨方面的需求。

2 國內防腐防偏磨抽油桿技術現狀

（1）桿體采用耐腐蝕合金。例如K級抽油桿采用20Ni2Mo材料，這種耐腐蝕合金價格較高，對于超深井與高腐蝕性井應用效果不是很好，很難大量推廣。

（2）桿體外噴涂防腐材料。依據噴涂材料的類別，可分為金屬涂層和非金屬涂層2種。金屬涂層包括熱浸鋁、鍍鉻、鍍鎢合金、噴涂鎳基合金等，特點是性能較好，但工藝較復雜，相對成本較高，質量不易控制，對于單井千余米的用量，其效費比不高。非金屬涂層的成本相對較低，但由于非金屬材料與桿體間的結合力不足，時常有涂層脫落的情況發生（圖2），嚴重影響了該技術的推廣應用，目前應用較多的是環氧樹脂涂層抽油桿。

（3）外包覆非金屬防腐材料。在普通抽油桿外包覆一層非金屬防腐耐磨材料，作為低成本解決防腐防磨的途徑，如果能有效解決好關鍵課題，例如包覆工藝與材料防腐防偏磨性能間的矛盾，將有較好的推廣前景。

（4）桿體采用耐腐蝕非金屬材料。例如，碳纖維復合材料連續抽油桿、玻璃鋼抽油桿，由于這兩種抽油桿工藝復雜且價格較高，抗壓和耐磨性能較差，因此適用井況局限性較大。

（5）在井液中加入緩蝕劑。除環保方面存在問題外，運行成本和防腐效果也不理想，目前應用較少。

綜合以上幾種防腐技術，在普通抽油桿桿體包覆或噴涂防腐材料的應用最多，同時成本也相對較低，比其他工藝技術更容易推廣應用。

圖2 表層脫落的非金屬材料噴涂抽油桿

3 相關產品研制時需要注意的問題

（1）研制過程中，應注意防腐與防偏磨性能不能有明顯的短板，例如：在強H2S環境下，桿體外防腐層一旦因強度因素造成磨損或脫落，極易在缺陷處形成硫化物應力腐蝕開裂，會在受力遠低于其本身屈服強度時突然發生抽油桿脆斷，再優質的防腐層也會形同虛設，反之亦然，所以二者必須兼顧。

（2）目前，在國內各油田大量生產和使用的依然是API標準抽油桿，在防腐防偏磨抽油桿研制時，應充分考慮這一點，盡可能貼近相關標準和現場應用習慣，必要時研制配套的實用工具，防止“水土不服”。

（3）在普通抽油桿外包覆或噴涂防腐材料時，由于兩種材料在物理特性有差別，因此，一定要解決好兩者的結合問題，否則極易出現外防腐層脫落，引起失效。