油井管柱防腐

丰富川油田丰富川油田油井防腐技术研究油井防腐技术研究 1 研究区域的地理位置、地质概况与地层水系研究区域的地理位置、地质概况与地层水系 2 研究主要内容研究主要内容 3 国内外防止腐蚀、磨损的主要方法国内外防止腐蚀、磨损的主要方法 4 青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策 5 总结总结 青化砭采油厂丰富川油区主要区域位于鄂尔多青化砭采油厂丰富川油区主要区域位于鄂尔多斯盆地中东部，行政隶属陕西省延安市，长斯盆地中东部，行政隶属陕西省延安市，长2 2油层属油层属于上三叠系延长统，油层厚度于上三叠系延长统，油层厚度40405050米不等，主要米不等，主要由灰绿色砂岩、深灰色粉砂岩、灰黑色泥岩夹黑色由灰绿色砂岩、深灰色粉砂岩、灰黑色泥岩夹黑色炭质泥岩、页岩及油页岩组成，中值渗透率为属于炭质泥岩、页岩及油页岩组成，中值渗透率为属于低孔、低渗油层。长低孔、低渗油层。长2 2地层水以原生水为主，油藏保地层水以原生水为主，油藏保护条件好，基本为护条件好，基本为CaClCaCl2 2水型，属于中性水型，属于中性.一、研究区域的地理位置、地质概况与地层水系一、研究区域的地理位置、地质概况与地层水系丰富川油田油井防腐技术研究丰富川油田油井防腐技术研究”，研究区域为，研究区域为青化砭采油厂长青化砭采油厂长2 2油层油层“丰富川区块丰富川区块”，课题所涉，课题所涉及的腐蚀样品与腐蚀介质样品主要来自于及的腐蚀样品与腐蚀介质样品主要来自于“丰富川丰富川区块区块”.二、研究主要内容二、研究主要内容 二、研究主要内容二、研究主要内容 2 2、室内外研究分析：、室内外研究分析：进行了腐蚀过程与性能评定、典型井腐蚀产物进行了腐蚀过程与性能评定、典型井腐蚀产物成分分析、典型井腐蚀介质成分分析、腐蚀机理和成分分析、典型井腐蚀介质成分分析、腐蚀机理和腐蚀成因分析与研究、和油管、油杆、抽油泵的耐腐蚀成因分析与研究、和油管、油杆、抽油泵的耐腐蚀性能分析等多项分析化验工作。通过分析，我腐蚀性能分析等多项分析化验工作。通过分析，我们认为：们认为：二、研究主要内容二、研究主要内容 10天30天20天 （1 1）经测试作为腐蚀介质的井筒液体其电导率不大，说）经测试作为腐蚀介质的井筒液体其电导率不大，说明腐蚀性不是很强，属中等偏上的腐蚀。明腐蚀性不是很强，属中等偏上的腐蚀。（2 2）水质分析表明，该区水型为）水质分析表明，该区水型为CaCl2CaCl2型，且其含盐量高，型，且其含盐量高，总固含量也远远超标，这都加剧了腐蚀。总固含量也远远超标，这都加剧了腐蚀。（3 3）水质分析表明，长）水质分析表明，长2 2油层开采的腐蚀问题是比较严重油层开采的腐蚀问题是比较严重的，在本区普遍存在，水质含盐成分复杂，的，在本区普遍存在，水质含盐成分复杂，CL-CL-根离子含量高根离子含量高也在腐蚀过程中起到一定的催化作用。也在腐蚀过程中起到一定的催化作用。二、研究主要内容二、研究主要内容 （4 4）对油管、油杆和泵腐蚀样品的分析表明，其腐蚀）对油管、油杆和泵腐蚀样品的分析表明，其腐蚀以电化学腐蚀为主。根据腐蚀产物中含有硫化亚铁。表明以电化学腐蚀为主。根据腐蚀产物中含有硫化亚铁。表明该地层中含有硫化氢，这可能是造成脆性断裂原因之一。该地层中含有硫化氢，这可能是造成脆性断裂原因之一。（5 5）从阀球所处工况和所承受的机械和化学作用考虑，）从阀球所处工况和所承受的机械和化学作用考虑，结合腐蚀形貌观察结果可以粗略判断，阀球损伤破坏由磨结合腐蚀形貌观察结果可以粗略判断，阀球损伤破坏由磨粒磨料中的喷射磨损和化学腐蚀共同造成；粒磨料中的喷射磨损和化学腐蚀共同造成；（6 6）分析介质的）分析介质的pHpH值均在值均在7.07.0以下，说明其水质向酸性以下，说明其水质向酸性方向发展，这也是腐蚀严重的原因之一。方向发展，这也是腐蚀严重的原因之一。二、研究主要内容二、研究主要内容 3 3、油管及阀球蚀损机理分析：、油管及阀球蚀损机理分析：（1 1）油管腐蚀分析：）油管腐蚀分析：由于生产过程中腐蚀是一个复杂过程，本次我们主要从由于生产过程中腐蚀是一个复杂过程，本次我们主要从化学理论和电化学两个方面着手对油管的蚀损进行分析。化学理论和电化学两个方面着手对油管的蚀损进行分析。从我们对青化砭采油厂的腐蚀介质分析，结合现场、室从我们对青化砭采油厂的腐蚀介质分析，结合现场、室内挂片可以看出，长内挂片可以看出，长2 2介质对金属的腐蚀损坏均是以点蚀（蚀介质对金属的腐蚀损坏均是以点蚀（蚀坑）为主要表现形式的。坑）为主要表现形式的。二、研究主要内容二、研究主要内容 （2 2）阀球样品蚀损分析：）阀球样品蚀损分析：宏观观察：原本应该光滑的阀球表面毛糙且密集分布腐蚀宏观观察：原本应该光滑的阀球表面毛糙且密集分布腐蚀坑点。坑点。我们考虑阀球可能存在以下几种蚀损现象：我们考虑阀球可能存在以下几种蚀损现象：二、研究主要内容二、研究主要内容 （1 1）丰富川长）丰富川长2 2油层属砂岩油层，且经压裂求产，油层属砂岩油层，且经压裂求产，油井不同程度存在出砂现象，泵及阀球必然受到油油井不同程度存在出砂现象，泵及阀球必然受到油井出砂的影响，出现各种形式的磨损。井出砂的影响，出现各种形式的磨损。（2 2）由于原油及地层水中含有腐蚀介质和多项）由于原油及地层水中含有腐蚀介质和多项离子，使得抽油泵受到化学腐蚀及电化学腐蚀和损离子，使得抽油泵受到化学腐蚀及电化学腐蚀和损伤。伤。二、研究主要内容二、研究主要内容 （3 3）从阀球所处的工况环境观察。阀球在起闭过程中，随）从阀球所处的工况环境观察。阀球在起闭过程中，随时都有携带磨粒的高压液体和气体向阀球表面喷射，形成喷射时都有携带磨粒的高压液体和气体向阀球表面喷射，形成喷射磨损。所以从阀球工作的连续过程来看，阀球的每一个表面都磨损。所以从阀球工作的连续过程来看，阀球的每一个表面都在承受交叉的、连续不断的滑动喷射磨损和直接喷射磨损。在承受交叉的、连续不断的滑动喷射磨损和直接喷射磨损。综合以上分析，从阀球所处工况和所承受的机械和化学作综合以上分析，从阀球所处工况和所承受的机械和化学作用考虑，结合腐蚀形貌观察结果可以粗略判断，阀球损伤是由用考虑，结合腐蚀形貌观察结果可以粗略判断，阀球损伤是由磨粒磨料的喷射磨损和化学腐蚀共同造成的。磨粒磨料的喷射磨损和化学腐蚀共同造成的。二、研究主要内容二、研究主要内容 国内外控制和防止腐蚀的方法很多，目前我国采用国内外控制和防止腐蚀的方法很多，目前我国采用的一些防护措施主要有：的一些防护措施主要有：阴极保护应用技术阴极保护应用技术 腐蚀层选材等应用技术腐蚀层选材等应用技术 埋地管道防腐层修复技术等。埋地管道防腐层修复技术等。石油工业防护的最主要目的是延长设备、管材的使石油工业防护的最主要目的是延长设备、管材的使用寿命。在金属防腐保护方面，主要是控制和延缓腐蚀，用寿命。在金属防腐保护方面，主要是控制和延缓腐蚀，使腐蚀反应减缓到一个令人满意的速度。使腐蚀反应减缓到一个令人满意的速度。三、国内外防止腐蚀、磨损的主要方法三、国内外防止腐蚀、磨损的主要方法 物理方法通过控制环境因素物理方法通过控制环境因素,减少细菌的有机物营养源减少细菌的有机物营养源,除去腐蚀产物等措施可抑制硫酸盐还原菌的生长。除去腐蚀产物等措施可抑制硫酸盐还原菌的生长。化学方法缓蚀剂和杀菌剂对微生物腐蚀起抑制作用化学方法缓蚀剂和杀菌剂对微生物腐蚀起抑制作用,但但长期使用单一药剂长期使用单一药剂,细菌会产生明显的抗药性。应进行缓蚀、细菌会产生明显的抗药性。应进行缓蚀、杀菌剂的复配或两至三种药剂进行交替使用。杀菌剂的复配或两至三种药剂进行交替使用。阴极保护方法阴极保护一般和涂层联合使用。采用阴极阴极保护方法阴极保护一般和涂层联合使用。采用阴极保护方法保护方法,造成碱性环境造成碱性环境,对细菌的活动有控制作用。对细菌的活动有控制作用。微生物方法在一定的条件下微生物方法在一定的条件下,应用微生物进行有害离子应用微生物进行有害离子消耗或吸附于金属表面进行防护。消耗或吸附于金属表面进行防护。三、国内外防止腐蚀、磨损的主要方法三、国内外防止腐蚀、磨损的主要方法 通过分析研究，我们认为丰富川油井腐蚀主要以化学和通过分析研究，我们认为丰富川油井腐蚀主要以化学和电化学腐蚀为主。阀球除以上蚀损外，油层出砂也对其产生电化学腐蚀为主。阀球除以上蚀损外，油层出砂也对其产生喷射磨损。针对其蚀损原因，结合国内外蚀损防治工艺，在喷射磨损。针对其蚀损原因，结合国内外蚀损防治工艺，在不进行现有材料更换情况下，对丰富川油田油套管及油井生不进行现有材料更换情况下，对丰富川油田油套管及油井生产常用设备腐蚀、磨损问题等针对性提出防治对策。产常用设备腐蚀、磨损问题等针对性提出防治对策。四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策 1 1、对于套管外防护：目前国内外普遍采用的是阴极保护、对于套管外防护：目前国内外普遍采用的是阴极保护,但随着技术的进步，大体上分有强制电流法、牺牲阳极法，阴但随着技术的进步，大体上分有强制电流法、牺牲阳极法，阴极保护是利用金属构件作为阴极，通过阴极极化来消除金属表极保护是利用金属构件作为阴极，通过阴极极化来消除金属表面的电化学不均匀性，以达到保护的目的，目前此方法取得广面的电化学不均匀性，以达到保护的目的，目前此方法取得广泛的应用且效果较好。因此可以考虑应用合金等作为阳极，用泛的应用且效果较好。因此可以考虑应用合金等作为阳极，用阴极保护的方法进行腐蚀防护。阴极保护的方法进行腐蚀防护。四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策 2 2、对于套管内和油管腐蚀防护：可以采取阴极保护的方、对于套管内和油管腐蚀防护：可以采取阴极保护的方式，在套管内和油管内外加挂阳极以保护油管和油管内的抽式，在套管内和油管内外加挂阳极以保护油管和油管内的抽油杆及抽油泵。但要实现阳极与油管的无阻连接和阳极自体油杆及抽油泵。但要实现阳极与油管的无阻连接和阳极自体的电位输出。的电位输出。3 3、对油管、抽油杆和抽油泵的化学腐蚀损坏问题：通过、对油管、抽油杆和抽油泵的化学腐蚀损坏问题：通过分析研究我们认为腐蚀问题是比较严重的，除井筒液体等自分析研究我们认为腐蚀问题是比较严重的，除井筒液体等自身原因外，硫化氢的腐蚀也是应该引起注意的，因此除优选身原因外，硫化氢的腐蚀也是应该引起注意的，因此除优选活性高的阳极外，还应与缓蚀、等药剂配合，尽量减缓介质活性高的阳极外，还应与缓蚀、等药剂配合，尽量减缓介质对管、杆、泵的腐蚀。对管、杆、泵的腐蚀。四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策 4 4、凡尔钢球的喷射磨损问题：主要是由泵排抽矛盾造成的，、凡尔钢球的喷射磨损问题：主要是由泵排抽矛盾造成的，与抽油泵的充满度有很大的关系。考虑青化砭采油厂长与抽油泵的充满度有很大的关系。考虑青化砭采油厂长2 2产层产层自身的生产能力及目前井筒动、静液面高度，解决这一问题自身的生产能力及目前井筒动、静液面高度，解决这一问题的入手是：一是减小泵径，将目前所使用的的入手是：一是减小泵径，将目前所使用的4444泵根据产液泵根据产液能力改为能力改为3838或或3232；二是进行冲程、冲次的优化。也可考；二是进行冲程、冲次的优化。也可考虑使用具有较强耐腐蚀、耐高温、耐磨损及耐冲蚀等特点的虑使用具有较强耐腐蚀、耐高温、耐磨损及耐冲蚀等特点的“氧化铝(Al2O3)、硅酸锆(ZrSiO4)”等成分的结构陶瓷阀球和阀座。以减少对凡尔球的喷射磨损。以减少对凡尔球的喷射磨损。四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策 5 5、生产工艺和采油参数优化，降低蚀损：、生产工艺和采油参数优化，降低蚀损：采油参数的优化不但涉及节能、延长检泵周期、增加设备与采油参数的优化不但涉及节能、延长检泵周期、增加设备与杆管柱及抽油泵的使用寿命，对青化砭采油厂来讲，必须进杆管柱及抽油泵的使用寿命，对青化砭采油厂来讲，必须进行合理优化设计与配接，以此缓解抽油泵阀体、阀座与凡尔行合理优化设计与配接，以此缓解抽油泵阀体、阀座与凡尔的损坏与腐蚀问题。如减少泵径、优化油杆组合和进行间歇的损坏与腐蚀问题。如减少泵径、优化油杆组合和进行间歇采油措施，也可降低蚀损现象的发生。采油措施，也可降低蚀损现象的发生。6 6、强化油井管理：、强化油井管理：强化管理，使用同一生产厂家、同一等级规格的油管或抽油强化管理，使用同一生产厂家、同一等级规格的油管或抽油杆；同时在油管、抽油杆的拉运、入井及上卸扣过程中严格杆；同时在油管、抽油杆的拉运、入井及上卸扣过程中严格按照相关标准、规程进行操作，减少杆管的磨损与碰伤。按照相关标准、规程进行操作，减少杆管的磨损与碰伤。四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策四、青化砭采油厂油套管等腐蚀、磨损防止对策 从了解的调研情况看：青化砭采油厂长从了解的调研情况看：青化砭采油厂长2 2油层生产井杆、油层生产井杆、管、泵的腐蚀问题是一个比较复杂的问题，目前基本上可将其管、泵的腐蚀问题是一个比较复杂的问题，目前基本上可将其分为两大类：一类是抽油杆、油管及抽油泵阀座部分的腐蚀；分为两大类：一类是抽油杆、油管及抽油泵阀座部分的腐蚀；一类是抽油泵凡尔钢球的喷射磨损。前者是由于杆管泵所处环一类是抽油泵凡尔钢球的喷射磨损。前者是由于杆管泵所处环境介质所造成的化学级腐蚀损坏，后者为机械级磨损损坏。作境介质所造成的化学级腐蚀损坏，后者为机械级磨损损坏。作为腐蚀介质的井筒液体电导率不大，介质的腐蚀性不是很强，为腐蚀介质的井筒液体电导率不大，介质的腐蚀性不是很强，属于中等偏上的腐蚀程度，且溶液属于中等偏上的腐蚀程度，且溶液PHPH值愈低，愈易发生孔蚀和值愈低，愈易发生孔蚀和向深处发展。结垢腐蚀主要以垢下腐蚀居多，细菌腐蚀（有待向深处发展。结垢腐蚀主要以垢下腐蚀居多，细菌腐蚀（有待于进一步证实）。阀球损伤是由磨粒的喷射磨损和化学腐蚀共于进一步证实）。阀球损伤是由磨粒的喷射磨损和化学腐蚀共同造成。主要可以应用牺牲阳极阴极保护技术、添加缓蚀、阻同造成。主要可以应用牺牲阳极阴极保护技术、添加缓蚀、阻垢剂等多种手段解决，必要时从使用管柱的材质上进行筛选，垢剂等多种手段解决，必要时从使用管柱的材质上进行筛选，同时强化管理、优化采油参数，可以在较大程度上解决腐蚀问同时强化管理、优化采油参数，可以在较大程度上解决腐蚀问题。题。目前相关技术已在丰富川长目前相关技术已在丰富川长2 2油层大部分油井开展相关工油层大部分油井开展相关工作，腐蚀、磨损问题较之前有较大程度改观。促进青化砭油田作，腐蚀、磨损问题较之前有较大程度改观。促进青化砭油田的正常生产和经济效益增长。的正常生产和经济效益增长。五、总结五、总结