油田井下工具防腐防垢技術研究

柳瑤捷 慕銀倉

摘要：油田開發后期，污水回注增多，部分井下管柱因其處理難度大，水質難以達到要求，導致部分管柱腐蝕、結垢。回收試驗儀器常常會掉下來卡住。與此同時，刻度塊脫落，注水受阻。部分水井注水量與注水分布不一致，井口和地層不能達到分層分布的目的。水質達標是防垢防腐的關鍵，但由于水質不穩定，需要對井下工具進行防腐防垢研究，改進井下工具的防垢性能，才能解決注水試驗的瓶頸問題。對改善防腐蝕、防垢性能有重要的現場應用價值。

關鍵詞：油田;井下工具;防腐防垢;技術研究

1引言：

油田管道在使用過程中，會受到外界因素的影響，產生結垢和腐蝕。嚴重影響了油田管道的正常使用。為確保油田工程的正常進行，礦業單位應重視管道的維護工作，采取有效的技術措施來解決結垢和腐蝕問題[1]。通過對油田管道結垢、腐蝕的原因進行分析，希望對油田單位的維修人員有所幫助。注重油田管道的除垢與防腐，才能確保采油作業的安全，減少對周圍環境的影響，延長管道的使用壽命，提高采掘單位的經濟效益。

2.油田井下工具腐蝕的原因分析

2.1對石油管道腐蝕的結垢分析

井下作業過程中，油管作為一種運輸工具的作用不可忽視。與此同時，油管又是易腐蝕、結垢的工具。腐蝕物質有碳酸亞鐵、氧化亞鐵、硫化亞鐵等，污染物質有碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂。其中，碳酸亞鐵和氧化亞鐵都是二氧化碳腐蝕后形成的，對工具有較強的腐蝕性。

2.2特殊原因分析

根據抽取的腐蝕性物質，大部分工具中腐蝕物質是由鈷、硫化氫等引起的。有些油田的油層水含有豐富的硫酸鹽。注入后，先經過油水分離處理，然后先流過污水。很多處理過程中，由于缺乏有效的硫酸鹽去除方法，造成了大部分水的污染。硫酸鹽類存在，細菌會在這種環境下快速生長，形成腐蝕性的結構物質。另外，不管油田井下是否溶解氧，這種化學物質在金屬中很難被氧化，一旦遇到水就會發生反應。由于水里有電解液，水里有一定數量的氬離子，金屬進入水中就會發生氧化反應，原子態緊密吸附在管表面，金屬在其表面形成正電荷[2]。刀具造成結構腐蝕。有時候，由于某些物質的存在，這些工具會有催化作用，最終SO32-變成S2-，它與管道內壁發生化學反應，導致內表面被腐蝕。不但如此，這種變化還會逐漸發展成 FeS、 Fe （OH）沉淀，所產生的物質將始終附著在油管上，最終形成污垢。若長時間不對刀具上的污物進行處理，會在實際操作中導致故障。實踐中，若因搖動而落入地層中的結垢物質，將阻塞地層，使吸水能力下降，嚴重制約了油田井下順利開發。

3.在油田井下工具防垢防腐技術的應用

3.1藍處理，銘文電鍍，鎳磷鍍層的應用

在我國油田井下工具中應用最廣泛的防垢技術有電氣保護系統、襯里系統、涂層系統和緩蝕系統。對油田井下工具來說，涂層是一種較為有效的保護方法，操作相對簡單。也被稱為表面處理技術，如藍處理、電鍍、鍍鎳等。油氣田的井下開發是一個長期的過程，沒有工具的幫助就無法順利實施整個過程。刀具的防腐，可采用藍、電鍍等方法。兩者均具有良好的防腐蝕性能。然而，這兩種方法都存在缺陷，即在長時間的高溫環境中，熱效應無法充分發揮。一般說來，在油田工作6個月以上的工具會有不同程度的退化，產生腐蝕的可能性。相比較而言，鎳磷鍍層的防腐蝕效果更好[3]。若在使用工具時，鎳磷鍍層的使用時間超過8個月，刀具的劣化程度與鍍藍及銘文鍍層的劣化程度幾乎相同。充分地說明了鍍鎳磷的作用。它的防腐蝕效果較好，更適用于油田的井下工具。

3.2離子氮化工藝應用

近幾年來，有關企業對井下工具的腐蝕、結垢問題有所認識。為解決這一現象，可采用離子氮化工藝進行防銹、防垢。這一工藝主要用于油管等工具的防腐處理，使用效果良好。采用離子氮化工藝，氮原子滲透到銅表面，從而提高了表面硬度。能有效提高疲勞強度，使刀具表面更加堅硬，并具有較強的抗腐蝕能力。先將工具放入鹽浴爐內，注入一些能產生化學反應的原料，然后一起加熱，達到一定溫度后再停留一段時間。它的主要目標是使油田井下工具具有由化合物構成的保護層，以防止外部腐蝕，并提高工具表面的疲勞強度和耐磨性。在進行低溫氮化處理后，需要在刀具表面涂覆2-20μ m的氮原子，以提高刀具表面的耐蝕能力，從而達到防腐的目的[4]。

3.3滲氮油管的應用

國內一些井下開發已進入后期階段，油井腐蝕問題一直是注水管道壽命下降的具體原因。注水管有時直接報廢，需更換新的注水管。為減少這一現象的發生，可選用涂管法和氮化管工藝。一開始，涂覆油管技術僅能起到防腐蝕的作用，但在隨后的使用過程中，發現涂層不均勻、膨脹、分離，造成分層注水嘴堵塞。沖水過程中卡死或誤操作，造成注水管腐蝕，給注水管的實際操作帶來困難。而且，涂漆后，隨著時間的推移，會出現局部剝落，失去原有的防腐蝕效果，所以注水管極易受到腐蝕。比較而言，滲氮管有較好的應用價值。野外作業時，滲氮管表面硬度下降，液壓鉗常出現打滑現象。如繼續使用，將導致液壓卡箍鉗口損壞。相關部門已作了統計。每次接5根油管后，都需要更換液壓卡箍。在油田井下工具防腐與防垢技術中， SFG雙金屬復合防腐管是一種集爆燃與金屬管道襯里為一體的防腐技術， SFG雙金屬復合防腐管是一種新型的防腐技術。實踐中，利用油管將能量傳給襯管，使底襯與管體緊密結合，實現復合。SFG雙金屬復合防腐管復合端采用環縫焊接連接，密封性好，可防止物質進入注水管，抗腐蝕、防垢。

結語：油田開發工具是油氣田開發的重要組成部分。缺乏工具意味著油田的井下開發工作無法進行。工具在陰暗潮濕環境中長期使用很容易發生強度下降和腐蝕，會影響整個工程的安全。作為嚴重的危險因素應及時改善這種狀況，各企業普遍采用防銹、防垢技術，對保護工具、提高工具使用效率、促進油田井下開發起到了良好的作用。

參考文獻：

[1]張志勇.注水井管柱結垢防治技術研究與現場試驗[D].大慶：東北石油大學，2012.

[2]張志剛.CPRS防腐防垢裝置在文南油田集輸系統中的應用[J].內蒙古石油化工，2019，45（1）：28-29.

[3]郭長永.開展注水井油管防腐工藝適應性評價助力油田精細注水開發[J].新疆石油科技，2018，28（4）：62.

[4]徐群.油田井下工具防腐防垢技術研究及應用[J].內蒙古石油化工，2018，44（2）：107-109.