石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕原因及措施

李丙虎(中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶 400000)

0 引言

石油鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題，是影響到石油開采工作安全、精度、質(zhì)量等諸多方面的一項(xiàng)重要問題。因?yàn)槭豌@井機(jī)械設(shè)備勢(shì)必會(huì)接觸到不同的地形地貌下的各種地下礦物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)，在各種物質(zhì)的共同影響下，必定會(huì)造成石油鉆井機(jī)械設(shè)備不同程度的腐蝕。又由于在工作中，操作人員、保護(hù)人員知識(shí)水平的不同、經(jīng)驗(yàn)的差異，也會(huì)處于不同的判斷，對(duì)石油鉆井機(jī)械設(shè)備采取不同的維護(hù)保養(yǎng)措施，不同的措施勢(shì)必也會(huì)造成不同的保護(hù)程度，不當(dāng)?shù)木S護(hù)措施甚至?xí)斐蛇m得其反的結(jié)果。為了提升設(shè)備的使用壽命，保障設(shè)備使用過程中的穩(wěn)定性和安全性，必須綜合分析造成石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕的具體原因，對(duì)癥施治，進(jìn)行有針對(duì)性的維護(hù)工作。

1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕造成的不同問題

石油是決定一國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo)。因此，石油的開采是一國(guó)發(fā)展內(nèi)容的重中之重，是維護(hù)一國(guó)能源安全、經(jīng)濟(jì)安全的必然工作。但是，石油的開采工作是一項(xiàng)技術(shù)難度高、作業(yè)要求嚴(yán)、設(shè)備精度高的工作。石油開采中機(jī)械設(shè)備、人員等出現(xiàn)的問題，更是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的影響到了整體工程安全性和進(jìn)度。因此，必須重視其中的每一個(gè)重要環(huán)節(jié)，嚴(yán)格把關(guān)人員、設(shè)備等眾多因素。石油鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題，不僅對(duì)被腐蝕設(shè)備本身有破壞作用，還會(huì)進(jìn)一步造成一系列的機(jī)械設(shè)備損壞，最終對(duì)石油鉆井設(shè)備造成巨大的損失，影響整體石油開采工作的順利穩(wěn)定進(jìn)行。具體而言，有以下幾點(diǎn)影響。

第一，石油鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕，會(huì)直接造成被腐蝕設(shè)備的損傷、穿孔、開裂等損傷；第二，在石油鉆井機(jī)械設(shè)備被腐蝕后，隨著損傷開口的增大，滲入內(nèi)部的油、水、化學(xué)物質(zhì)就會(huì)進(jìn)一步的破壞設(shè)備的內(nèi)部機(jī)械部件，造成設(shè)備的進(jìn)一步損壞，出現(xiàn)影響工作的具體問題；第三，在地下物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)下，石油鉆井機(jī)械設(shè)備相關(guān)部件的化學(xué)、物理性質(zhì)可能會(huì)產(chǎn)生改變，造成機(jī)械散熱不良、硬度不夠等問題，進(jìn)而造成工作中的突發(fā)問題、事故；第四，腐蝕會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的物理性質(zhì)發(fā)生改變，設(shè)備間的連接部位出現(xiàn)銹蝕、結(jié)晶，導(dǎo)致設(shè)備間的連接縫隙變大或設(shè)備關(guān)節(jié)卡死；第五，石油鉆井機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部腐蝕會(huì)造成相關(guān)元器件、線路設(shè)備的短路、虛接乃至損壞。

因此，必須重視石油鉆井機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，并采取針對(duì)性的措施著手解決。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的銹蝕和磨損情況，應(yīng)及時(shí)修復(fù)，使得設(shè)備可以保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，防止設(shè)備在被腐蝕的情況下，不斷積累問題，導(dǎo)致最終發(fā)生更嚴(yán)重的生產(chǎn)問題。保障石油開采工作的順利安全穩(wěn)定推進(jìn)。

2 不同環(huán)境對(duì)石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕情況的影響

2.1 沙漠環(huán)境對(duì)石油鉆井設(shè)備的影響

沙漠環(huán)境對(duì)于石油鉆井機(jī)械設(shè)備有著極大的影響。在沙漠地區(qū)，相關(guān)氣候環(huán)境干燥、地理環(huán)境多沙土塵埃，因此極易差生大量的揚(yáng)塵以及相應(yīng)的地下化合物，通過干、濕不同形式滲入機(jī)械設(shè)備、與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象。進(jìn)一步的，沙漠地區(qū)的晝夜溫差大，在夏季時(shí)最高溫度甚至?xí)^60℃，而相對(duì)應(yīng)的夜晚則會(huì)低至10℃，由此，劇烈的晝夜溫差變動(dòng)，導(dǎo)致空氣中的水蒸氣快速冷卻液化，與滲入的揚(yáng)塵和化合物進(jìn)一步反應(yīng)，加快其與機(jī)械設(shè)備的化學(xué)反應(yīng)、加劇腐蝕的程度。另外，晝夜溫差大會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的物理性質(zhì)快速變化，隨著環(huán)境溫度的升高，內(nèi)部微觀分子結(jié)構(gòu)變得脆弱、活躍，使得腐蝕過程更為劇烈。

2.2 海洋環(huán)境對(duì)石油鉆井設(shè)備的影響

在海洋石油鉆井平臺(tái)的工作中，石油鉆井機(jī)械設(shè)備直接接觸海水，與復(fù)雜的化合溶液必定會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。在海洋中，大量地存在著氯化鈉，也就是我們常說的“鹽”。除了氯化鈉這種穩(wěn)定的化合物以外，海水中還存在著大量的游離態(tài)鈉離子，與氯化鈉不同，鈉離子是可以與機(jī)械設(shè)備中的金屬單質(zhì)、化合物發(fā)生反應(yīng)的。鈉離子會(huì)使石油鉆井機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕問題，在機(jī)械設(shè)備的金屬表面生成銹蝕的氧化層，甚至?xí)a(chǎn)生設(shè)備的穿孔、斷裂等問題。除此之外，海洋內(nèi)還存在著大量的酸性、堿性化合物，以及其他的活性金屬離子，在水環(huán)境的促進(jìn)作用下，會(huì)進(jìn)一步加深石油鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕程度，縮短其設(shè)計(jì)壽命，甚至造成生產(chǎn)中的事故發(fā)生。

2.3 土地環(huán)境對(duì)石油鉆井設(shè)備的影響

我國(guó)幅員遼闊，從北到南、從東到西涵蓋多種不同的氣候帶及地質(zhì)帶，其中最常見的有黃土地貌、海岸地貌、河流沖抵平原、喀斯特地貌等。其中，在黃土、沖積平原等地貌類型上開展石油勘探開采工作，機(jī)械設(shè)備所受的腐蝕較輕；而喀斯特地貌等則因?yàn)榈叵掳舜罅康奶妓猁}類化合物，必須采取針對(duì)性的防護(hù)措施。

因此，總的來說，不同的土地地貌下會(huì)積存不同的腐蝕成本，對(duì)機(jī)械設(shè)備有不同程度、不同種類的腐蝕，因此必須采取相對(duì)應(yīng)、相匹配的防腐蝕措施。

3 石油鉆井機(jī)械設(shè)備不同部分腐蝕產(chǎn)生的原因

3.1 石油鉆井機(jī)械設(shè)備外部的腐蝕

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備的工作中，勢(shì)必會(huì)與相關(guān)開采環(huán)境產(chǎn)生直接接觸，進(jìn)而產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)上的變化。

在化學(xué)層面，在其和地下或水下的眾多化合物、游離態(tài)離子等化學(xué)物質(zhì)的接觸中，隨著防腐蝕涂層的被腐蝕被破壞，機(jī)械設(shè)備本體勢(shì)必會(huì)受到一定程度的侵蝕。在目前的鉆井機(jī)械設(shè)備制造加工工藝中，雖然進(jìn)行了相關(guān)的防腐蝕處理，部分抗腐蝕性能優(yōu)異的設(shè)備可以抵抗微量的化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。但是隨著這些化學(xué)物質(zhì)的不斷積蓄，又加上部分的石油鉆井機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕能力并不是很強(qiáng)，最終就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的外部攜帶了化合反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)。隨著進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，這些雜質(zhì)又進(jìn)行二次反應(yīng)、多次反應(yīng)，對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生了不可逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重破壞。

在物理層面，石油鉆井機(jī)械設(shè)備在直接與石油、海水、地下水等液體的接觸中，會(huì)直接在物理層面造成沖蝕、沖擊。當(dāng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行快速運(yùn)轉(zhuǎn)、開采工作時(shí)，和周邊的相關(guān)液體就會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的作用力和反作用力，石油鉆井機(jī)械設(shè)備就會(huì)受到這些液體的劇烈沖擊，導(dǎo)致機(jī)械外部的防腐蝕保護(hù)膜、氧化保護(hù)膜磨損，進(jìn)一步導(dǎo)致鉆井機(jī)械設(shè)備的本體收到腐蝕損害。物理摩擦導(dǎo)致的高溫高壓的工作環(huán)境，也會(huì)進(jìn)一步加劇腐蝕等化學(xué)反應(yīng)的劇烈程度，加速設(shè)備的腐蝕、損壞。

3.2 石油鉆井機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的腐蝕

石油鉆井機(jī)械設(shè)備的核心工作就是開采石油，很明顯，石油在被抽取的過程中也必定會(huì)接觸到石油鉆井機(jī)械設(shè)備，并且是在其內(nèi)部產(chǎn)生接觸。石油原油中含有大量的復(fù)雜的各種化學(xué)物質(zhì)溶解或混合于其中，在抽取的過程中必定會(huì)和機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的金屬外層產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。并且，石油鉆井機(jī)械設(shè)備本身也是由不同的金屬部件組合拼接而成的，因此不同部件受到腐蝕、反應(yīng)之后產(chǎn)生的化合物在互相接觸后又有可能發(fā)生置換反應(yīng)等反應(yīng)，導(dǎo)致不同機(jī)械金屬部件之間的腐蝕物產(chǎn)生粘連問題，某些部件還會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)導(dǎo)致的物質(zhì)流失而破碎、穿孔、斷裂。

4 石油鉆井機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的外在原因

4.1 機(jī)械設(shè)備所用材料及工藝的原因

石油鉆井機(jī)械設(shè)備通常使用金屬進(jìn)行鑄造，不同的金屬原料的化學(xué)活躍性質(zhì)從根本上決定了其抗腐蝕的能力，然而，處于成本的考慮，必不可能使用最穩(wěn)定的金、鉑等金屬作為制造石油鉆井機(jī)械設(shè)備的主要材料。因此，就會(huì)選擇采取各種不同的金屬化合物進(jìn)行鑄造，并使用惰性金屬進(jìn)行鍍膜、涂裝。但不同的金屬進(jìn)行組合、鍍膜、涂裝，就會(huì)使得其在被腐蝕的情況下，由于腐蝕程度不一、產(chǎn)生的化合物不同，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)環(huán)境復(fù)雜，各個(gè)腐蝕物之間相互影響，形成二次腐蝕。

4.2 機(jī)械設(shè)備固有結(jié)構(gòu)的原因

由于石油鉆井機(jī)械設(shè)備對(duì)精度有著其具體的要求，因此其構(gòu)建復(fù)雜，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生眾多連接縫隙，這些固有的結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致抗腐蝕涂層、鍍膜、隔離劑在這些角落、縫隙、關(guān)節(jié)處并不能很好的發(fā)揮作用，進(jìn)而從點(diǎn)到面造成設(shè)備整體的銹蝕損壞。

4.3 相關(guān)維護(hù)人員工作效率的原因

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備的防腐蝕、反腐蝕實(shí)際工作中。一方面由于部分工程維護(hù)人員不能很好的將個(gè)人利益與企業(yè)利益相統(tǒng)一，因此上導(dǎo)致相關(guān)工作的水平、效率并不高，不能做到即使更新保護(hù)涂層，及時(shí)撤換損壞部件；另一方面，由于石油開采屬于國(guó)有企業(yè)，相關(guān)工程項(xiàng)目屬于國(guó)家項(xiàng)目，因此賬目報(bào)備流程復(fù)雜，損壞部件的更換、維修的報(bào)備流程長(zhǎng)，基層工作人員的自主操作空間小，導(dǎo)致相關(guān)機(jī)械設(shè)備維護(hù)效率不高，損壞部件不能被及時(shí)替換，導(dǎo)致機(jī)械整體受到更大的影響。

5 石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕問題的解決措施

5.1 做好科學(xué)詳盡的事前工程考察工作

由于我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜、地貌多樣，因此有必要對(duì)具體的施工環(huán)境做出細(xì)致到位的考察。以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境氣候?yàn)閰⒖迹瑢?duì)石油鉆井機(jī)械設(shè)備的防腐蝕準(zhǔn)備工作和反腐蝕維護(hù)工作做出細(xì)致具體的調(diào)整和安排。

5.2 嚴(yán)格把關(guān)設(shè)備所用材料及涂裝

應(yīng)充分考慮到不同環(huán)境下不同材料的腐蝕程度、腐蝕方式以及相關(guān)的化學(xué)副產(chǎn)物，結(jié)合實(shí)際安排機(jī)械設(shè)備的防腐蝕鍍層、涂裝材料，防止設(shè)備間二次腐蝕、互相損壞的問題發(fā)生。

另外，還應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)環(huán)節(jié)，科學(xué)考察上游設(shè)備供貨商所供機(jī)械設(shè)備的用料是否符合相關(guān)抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，從源頭保障機(jī)械設(shè)備的抗腐蝕能力。

5.3 開展培訓(xùn)，提升相關(guān)工作人員能力與意識(shí)

為了相關(guān)抗腐蝕與反腐蝕工作能夠順利開展，應(yīng)當(dāng)積極展開相關(guān)的技術(shù)能力培訓(xùn)，通過對(duì)相關(guān)地理知識(shí)、化學(xué)知識(shí)等延展知識(shí)的培訓(xùn)，促進(jìn)他們跨學(xué)科交叉發(fā)展自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升相關(guān)工作人員對(duì)防腐蝕工作的立體認(rèn)知，應(yīng)用于工作當(dāng)中，全面提升相關(guān)工作人員的工作水平。通過開展相關(guān)的教育，提高工作人員對(duì)防腐蝕工作的重要性的認(rèn)知，促進(jìn)他們?cè)谥贫瓤蚣軆?nèi)更積極的進(jìn)行相關(guān)的工作，積極溝通、認(rèn)真工作，保證機(jī)械設(shè)備時(shí)刻處于最佳狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

6 結(jié)語

石油鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題，是開展石油鉆井開采工作中需要面臨的重要問題。而腐蝕這一問題及其相關(guān)問題，受著當(dāng)?shù)氐牡乩碜匀坏孛箔h(huán)境、機(jī)械設(shè)備本身的材料、人員技術(shù)水平責(zé)任意識(shí)和相關(guān)報(bào)備報(bào)銷制度等多方面的影響。必須通過科學(xué)的事前考察、嚴(yán)格的材料選取、與時(shí)俱進(jìn)的人員培訓(xùn)等措施對(duì)其進(jìn)行改善，以推進(jìn)我國(guó)石油的開采建設(shè)不斷進(jìn)步。