抽油桿防腐防偏磨技術(shù)

鄒祥城，尹瑞新，左 琴

（渤海石油裝備（天津）新世紀(jì)機(jī)械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)各大油田的生產(chǎn)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(shí)注水開(kāi)發(fā)也在不斷深入，井液中礦化度及腐蝕性介質(zhì)隨之逐年增高，管桿接觸面的潤(rùn)滑系數(shù)大幅度降低，導(dǎo)致管桿偏磨及腐蝕情況日趨嚴(yán)重（圖1）。

抽油桿和油管的偏磨、腐蝕，會(huì)逐漸降低抽油桿的強(qiáng)度，日積月累還會(huì)磨穿油管引起油管漏失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成抽油桿斷裂，這些問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重制約了有桿泵井的正常生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由桿管偏磨造成的檢泵作業(yè)次數(shù)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(yán)重，相關(guān)生產(chǎn)事故也時(shí)有發(fā)生。

圖1 腐蝕嚴(yán)重的抽油桿

1 抽油桿腐蝕偏磨原因分析

（1）出于油藏開(kāi)發(fā)的需要，國(guó)內(nèi)定向井的數(shù)量不斷增加，鑒于定向井的特點(diǎn)，在重力作用下，抽油桿與油管間的磨損幾乎無(wú)法避免，增加了防偏磨的難度。

（2）在老井的增產(chǎn)措施中，注聚、微生物等驅(qū)油技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，因此井況越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致地應(yīng)力發(fā)生很大變化，套變井增多，是老井區(qū)腐蝕偏磨問(wèn)題增多的重要原因。

（3）國(guó)內(nèi)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(zhì)，此外，當(dāng)油井產(chǎn)出液含水過(guò)大時(shí)，桿表面失去了原油的保護(hù)作用，腐蝕速度還會(huì)進(jìn)一步增加,磨損更加嚴(yán)重。。

在這些因素的交互作用影響下，普通抽油桿已無(wú)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(duì)性地增加相應(yīng)的特種抽油桿的應(yīng)用，以滿足防腐防偏磨方面的需求。

2 國(guó)內(nèi)防腐防偏磨抽油桿技術(shù)現(xiàn)狀

（1）桿體采用耐腐蝕合金。例如K級(jí)抽油桿采用20Ni2Mo材料，這種耐腐蝕合金價(jià)格較高，對(duì)于超深井與高腐蝕性井應(yīng)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(jù)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(diǎn)是性能較好，但工藝較復(fù)雜，相對(duì)成本較高，質(zhì)量不易控制，對(duì)于單井千余米的用量，其效費(fèi)比不高。非金屬涂層的成本相對(duì)較低，但由于非金屬材料與桿體間的結(jié)合力不足，時(shí)常有涂層脫落的情況發(fā)生（圖2），嚴(yán)重影響了該技術(shù)的推廣應(yīng)用，目前應(yīng)用較多的是環(huán)氧樹(shù)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(guān)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(fù)合材料連續(xù)抽油桿、玻璃鋼抽油桿，由于這兩種抽油桿工藝復(fù)雜且價(jià)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(huán)保方面存在問(wèn)題外，運(yùn)行成本和防腐效果也不理想，目前應(yīng)用較少。

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

圖2 表層脫落的非金屬材料噴涂抽油桿

3 相關(guān)產(chǎn)品研制時(shí)需要注意的問(wèn)題

（1）研制過(guò)程中，應(yīng)注意防腐與防偏磨性能不能有明顯的短板，例如：在強(qiáng)H2S環(huán)境下，桿體外防腐層一旦因強(qiáng)度因素造成磨損或脫落，極易在缺陷處形成硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，會(huì)在受力遠(yuǎn)低于其本身屈服強(qiáng)度時(shí)突然發(fā)生抽油桿脆斷，再優(yōu)質(zhì)的防腐層也會(huì)形同虛設(shè)，反之亦然，所以二者必須兼顧。

（2）目前，在國(guó)內(nèi)各油田大量生產(chǎn)和使用的依然是API標(biāo)準(zhǔn)抽油桿，在防腐防偏磨抽油桿研制時(shí)，應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)，盡可能貼近相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用習(xí)慣，必要時(shí)研制配套的實(shí)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(shí)，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(jié)合問(wèn)題，否則極易出現(xiàn)外防腐層脫落，引起失效。