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(jié)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(dǎo)致工具結(jié)垢腐蝕的具體元素，針對(duì)這些情況，企業(yè)必須制定出合理的解決措施。應(yīng)用發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍、離子滲氮技術(shù)、滲氮油管等辦法改善現(xiàn)狀，促進(jìn)油田井下開發(fā)工作更好更快地進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：油田;防腐;防垢方案

在進(jìn)行油田井下工作的過程當(dāng)中，油管作為一個(gè)輸送工具，其作用是不容忽視的，同時(shí)油管也是容易被侵蝕結(jié)垢的工具，在對(duì)油管中的腐蝕物結(jié)垢物進(jìn)行提取后發(fā)現(xiàn)，其中的腐蝕物質(zhì)分別是碳酸亞鐵、氧化亞鐵、硫化亞鐵等，而結(jié)垢物質(zhì)則是碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂等。在這些物質(zhì)當(dāng)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(duì)于工具的腐蝕性較強(qiáng)。

1、防腐防垢原理

1.1化學(xué)阻垢

化學(xué)藥劑防垢是目前應(yīng)用最多，技術(shù)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(jié)構(gòu)，造成晶格扭曲，不能形成穩(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)，阻礙了微晶的長大。另外阻垢劑對(duì)Ca2+、Mg2+等陽離子的絡(luò)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(nèi)常用的阻垢劑有五種類型：①無機(jī)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(jī)緩蝕阻垢劑，包括有機(jī)磷酸酯和有機(jī)多元膦酸鹽，有機(jī)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(jī)多元膦酸主要以ATMP、HEDP為代表，主要以防止碳酸鈣為主，對(duì)硫酸鈣有一定的阻垢效果，與其它藥劑復(fù)配，具有好的協(xié)同效應(yīng)。③低分子量聚合物，以PAA、HPMA為代表，對(duì)鈣鎂垢具有較好的阻垢效果，與其它緩蝕劑復(fù)合使用時(shí)可使垢層從硬垢轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌付子谇逑础＂芴烊蛔韫竸?，以丹寧、木質(zhì)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(jī)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(wěn)定性能好、不易降解和水解、用量低、可與其它藥劑復(fù)合使用等特點(diǎn)而發(fā)展較快并成為主要的發(fā)展方向。

1.2緩蝕技術(shù)

材料和周圍介質(zhì)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(dú)立進(jìn)行的，腐蝕過程與結(jié)垢過程、細(xì)菌繁殖和沉積物形成過程密切相關(guān)，油田水中的溶解鹽類對(duì)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(zhì)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕。

2油田井下工具防腐防垢技術(shù)的應(yīng)用

2.1發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍的應(yīng)用

我國油田井下工具防腐防垢技術(shù)中應(yīng)用最多的就是電法保護(hù)制、襯里制、涂層制及緩蝕制等。對(duì)于油田井下工具而言，涂層是最有效的保護(hù)方法之一，操作比較簡單，在專業(yè)領(lǐng)域也將其稱之為表面處理技術(shù)，例如發(fā)蘭處理、鍍銘、鎳磷鍍。油田井下開發(fā)是一個(gè)長期的過程，而整個(gè)過程的順利實(shí)施都離不開工具的幫助，而在工具防腐方面，則可以應(yīng)用發(fā)蘭和鍍絡(luò)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(diǎn)，就是在長期的高溫環(huán)境之下，作用得不到充分的發(fā)揮，一般在油田井下工作了6個(gè)月以上的工具，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的劣跡，而這也給腐蝕帶來了一定的機(jī)會(huì)。相比之下，鎳磷鍍的防腐效果更好一些，在工具使用中應(yīng)用鎳磷鍍8個(gè)月以上，工具的劣跡與發(fā)蘭、鍍銘6個(gè)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(yīng)用。

2.2離子滲氮技術(shù)的應(yīng)用

近年來，相關(guān)企業(yè)意識(shí)到油田井下工具腐蝕結(jié)垢問題。為了解決這一現(xiàn)象，可以在防腐防垢中應(yīng)用離子滲氮技術(shù)，這種技術(shù)主要是應(yīng)用在油管等工具的防腐中，并取得了比較好的應(yīng)用效果。在離子滲氮技術(shù)的使用上，在銅的表面將氮原子滲透進(jìn)去，從而達(dá)到提升表面層硬度的目的，還可以有效地提升疲勞強(qiáng)度，讓工具表層更為堅(jiān)硬，擁有更強(qiáng)的抗腐蝕性。工作人員先把工具放在鹽浴爐當(dāng)中，注入一些會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的原料，再將其一同加熱，等到達(dá)一定溫度的時(shí)候，再停留一段時(shí)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(hù)層，預(yù)防外界對(duì)其帶來的侵蝕，增強(qiáng)工具表面的疲勞強(qiáng)度和耐磨性。在經(jīng)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(dá)到防腐的目的。

2.3滲氮油管的應(yīng)用

可以選擇應(yīng)用涂料油管技術(shù)和滲氮油管技術(shù)。最開始的時(shí)候，涂料油管技術(shù)只能夠在注水管的防腐上發(fā)揮作用，然而在后續(xù)的使用過程中卻發(fā)現(xiàn)涂料出現(xiàn)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(jìn)行沖刷的時(shí)候操作有誤，導(dǎo)致注水管局面被腐蝕了，給注水管實(shí)際運(yùn)作帶來了難度。除此之外，在實(shí)施涂料之后，隨著時(shí)間的延伸，會(huì)出現(xiàn)局部的脫落，導(dǎo)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(yīng)用價(jià)值，在現(xiàn)場實(shí)施作業(yè)的過程當(dāng)中，滲氮油管的表層堅(jiān)硬度降低了，液壓鉗總是產(chǎn)生打滑等現(xiàn)象，如果一直持續(xù)下去，就會(huì)導(dǎo)致液壓鉗的鉗片被損傷。相關(guān)部門曾經(jīng)對(duì)此進(jìn)行過統(tǒng)計(jì)，每5根油管進(jìn)行連接之后，就需要更換一次液壓鉗鉛片，這樣的做法實(shí)則上會(huì)導(dǎo)致油田井下開發(fā)速度十分緩慢，而經(jīng)常更新鉛片也會(huì)花費(fèi)一定的費(fèi)用。在油田井下工具防腐防垢技術(shù)當(dāng)中，已經(jīng)開發(fā)出了SFG雙金屬復(fù)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(shù)，在制造的時(shí)候，將液壓作為動(dòng)力。在實(shí)際的工作過程當(dāng)中應(yīng)用該油管，可以將能量傳輸?shù)椒Q襯管之中，讓基襯和管身密切相貼，實(shí)現(xiàn)復(fù)合。SFG雙金屬復(fù)合防腐油管的復(fù)合端使用了環(huán)焊銜接，擁有十分緊密的密封結(jié)構(gòu)，避免了物質(zhì)進(jìn)入注水管，抵抗住了工具的侵蝕和結(jié)垢。

結(jié)束語

油田生產(chǎn)管線在產(chǎn)生腐蝕以及結(jié)垢問題后會(huì)對(duì)油田的正常生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，在油田實(shí)際防腐防垢過程中，必須要對(duì)油田生產(chǎn)管線具體的腐蝕結(jié)垢問題進(jìn)行深入的研究，并充分結(jié)合地域因素來合理的采取相應(yīng)的防腐防垢措施，這樣才能充分保證油田生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行。

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