油田防腐防垢方案研究

張恒 毛冠華 汪雙貴 寧子鑫

摘要：油田井下工具的腐蝕結垢原因有很多，碳酸亞鐵、氧化亞鐵、硫化亞鐵、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等都是導致工具結垢腐蝕的具體元素，針對這些情況，企業必須制定出合理的解決措施。應用發蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍、離子滲氮技術、滲氮油管等辦法改善現狀，促進油田井下開發工作更好更快地進步。

關鍵詞：油田;防腐;防垢方案

在進行油田井下工作的過程當中，油管作為一個輸送工具，其作用是不容忽視的，同時油管也是容易被侵蝕結垢的工具，在對油管中的腐蝕物結垢物進行提取后發現，其中的腐蝕物質分別是碳酸亞鐵、氧化亞鐵、硫化亞鐵等，而結垢物質則是碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等。在這些物質當中，碳酸亞鐵和氧化亞鐵都是二氧化碳在腐蝕之后形成的，對于工具的腐蝕性較強。

1、防腐防垢原理

1.1化學阻垢

化學藥劑防垢是目前應用最多，技術最為成熟的阻垢方法之一。其原理是阻垢藥劑吸附在微晶體表面，破壞了晶體的晶格結構，造成晶格扭曲，不能形成穩定的晶形結構，阻礙了微晶的長大。另外阻垢劑對Ca2+、Mg2+等陽離子的絡合增溶作用，減少了與陰離子的接觸，從而起到防垢作用。目前國內常用的阻垢劑有五種類型：①無機聚磷酸鹽，以聚磷酸鈉為代表，主要防止碳酸鈣垢的形成;②含磷有機緩蝕阻垢劑，包括有機磷酸酯和有機多元膦酸鹽，有機磷酸酯以聚氧乙烯基磷酸酯和聚氧乙烯基焦磷酸酯為代表，主要防止硫酸鈣垢的形成;有機多元膦酸主要以ATMP、HEDP為代表，主要以防止碳酸鈣為主，對硫酸鈣有一定的阻垢效果，與其它藥劑復配，具有好的協同效應。③低分子量聚合物，以PAA、HPMA為代表，對鈣鎂垢具有較好的阻垢效果，與其它緩蝕劑復合使用時可使垢層從硬垢轉變為軟垢而易于清洗。④天然阻垢劑，以丹寧、木質素為代表，主要防止碳酸鈣垢的生成。⑤共聚物阻垢分散劑，如丙烯酸共聚物、馬來酸共聚物、磺酸共聚物等。這五種類型的阻垢劑中含磷有機緩蝕阻垢劑、聚合物阻垢分散劑、共聚物阻垢分散劑因其熱穩定性能好、不易降解和水解、用量低、可與其它藥劑復合使用等特點而發展較快并成為主要的發展方向。

1.2緩蝕技術

材料和周圍介質相作用，使材料遭受破壞或性能惡化的過程稱為腐蝕。金屬在油田水中的腐蝕過程并不是獨立進行的，腐蝕過程與結垢過程、細菌繁殖和沉積物形成過程密切相關，油田水中的溶解鹽類對金屬腐蝕有很大影響，其中最主要的是氯化物。另一類最常見的引起金屬腐蝕的物質是水中溶解的氧氣、二氧化碳和硫化氫氣體。此外，油田水中存在的硫酸鹽還原菌等微生物也會導致嚴重腐蝕。

2油田井下工具防腐防垢技術的應用

2.1發蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍的應用

我國油田井下工具防腐防垢技術中應用最多的就是電法保護制、襯里制、涂層制及緩蝕制等。對于油田井下工具而言，涂層是最有效的保護方法之一，操作比較簡單，在專業領域也將其稱之為表面處理技術，例如發蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍。油田井下開發是一個長期的過程，而整個過程的順利實施都離不開工具的幫助，而在工具防腐方面，則可以應用發蘭和鍍絡等方法，這兩種方法有著比較好的防腐蝕效果。然而，這兩種方法也有缺點，就是在長期的高溫環境之下，作用得不到充分的發揮，一般在油田井下工作了6個月以上的工具，就會出現不同程度的劣跡，而這也給腐蝕帶來了一定的機會。相比之下，鎳磷鍍的防腐效果更好一些，在工具使用中應用鎳磷鍍8個月以上，工具的劣跡與發蘭、鍍銘6個月差不多，這足以看出鎳磷鍍的防腐蝕效果更好，更適合在油田井下工具中應用。

2.2離子滲氮技術的應用

近年來，相關企業意識到油田井下工具腐蝕結垢問題。為了解決這一現象，可以在防腐防垢中應用離子滲氮技術，這種技術主要是應用在油管等工具的防腐中，并取得了比較好的應用效果。在離子滲氮技術的使用上，在銅的表面將氮原子滲透進去，從而達到提升表面層硬度的目的，還可以有效地提升疲勞強度，讓工具表層更為堅硬，擁有更強的抗腐蝕性。工作人員先把工具放在鹽浴爐當中，注入一些會產生化學反應的原料，再將其一同加熱，等到達一定溫度的時候，再停留一段時間。這樣做主要是為了讓油田井下工具能夠擁有一層化合物組成的保護層，預防外界對其帶來的侵蝕，增強工具表面的疲勞強度和耐磨性。在經過低溫滲氮處理之后，需要在工具的表層涂上一層2——20μm的氮原子，從而使得工具表面的鋼更有耐腐蝕性，達到防腐的目的。

2.3滲氮油管的應用

可以選擇應用涂料油管技術和滲氮油管技術。最開始的時候，涂料油管技術只能夠在注水管的防腐上發揮作用，然而在后續的使用過程中卻發現涂料出現不均勻、鼓包、脫離等問題，使得分層注水井的水嘴被堵住了，或者是在進行沖刷的時候操作有誤，導致注水管局面被腐蝕了，給注水管實際運作帶來了難度。除此之外，在實施涂料之后，隨著時間的延伸，會出現局部的脫落，導致原本的抗腐蝕作用喪失了，注水管也因此極其容易遭到腐蝕。相比之下，滲氮油管有著更好的應用價值，在現場實施作業的過程當中，滲氮油管的表層堅硬度降低了，液壓鉗總是產生打滑等現象，如果一直持續下去，就會導致液壓鉗的鉗片被損傷。相關部門曾經對此進行過統計，每5根油管進行連接之后，就需要更換一次液壓鉗鉛片，這樣的做法實則上會導致油田井下開發速度十分緩慢，而經常更新鉛片也會花費一定的費用。在油田井下工具防腐防垢技術當中，已經開發出了SFG雙金屬復合防腐油管，這是一種將金屬管道爆燃加襯融為一體的防腐技術，在制造的時候，將液壓作為動力。在實際的工作過程當中應用該油管，可以將能量傳輸到稱襯管之中，讓基襯和管身密切相貼，實現復合。SFG雙金屬復合防腐油管的復合端使用了環焊銜接，擁有十分緊密的密封結構，避免了物質進入注水管，抵抗住了工具的侵蝕和結垢。

結束語

油田生產管線在產生腐蝕以及結垢問題后會對油田的正常生產作業產生嚴重的影響，因此，在油田實際防腐防垢過程中，必須要對油田生產管線具體的腐蝕結垢問題進行深入的研究，并充分結合地域因素來合理的采取相應的防腐防垢措施，這樣才能充分保證油田生產作業的正常進行。

參考文獻：

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