注水井油管腐蚀成因及防腐工艺

【摘要】在油田中，注入水从地面进入油层的通道需要在井口有一套操纵设备，悬挂井口的管柱，保持油层上下压力，称之为注水井油管[1]。随着取油工艺繁琐化、多样化的发展，注水管出现的腐蚀现象日趋严重，对于注水井油管腐蚀的原因分析，以及做好防腐工作将有助于油田综合效益的提高。

【关键词】注水井油管 腐蚀原因 防腐工艺

1 前言

腐蚀的发生在油田注水井管道中在所难免，严重影响了油田的经济效益，注水井作为油田设施中重要的组成部分，其对油田稳定的生产效益也是非常有意义。井下管道，原油、土壤、水、油田污水、大气等各种腐蚀介质都会对其构成极大的腐蚀损害威胁，因此利用成功的防腐工艺即会抑制腐蚀的蔓延。

2 注水井油管腐蚀的原因

溶解气体在注入水中的化学腐蚀。通常情况下氧气易溶于水中，加快了钢材在室内的腐蚀速度，尽管其腐蚀速度能达到稳定值，但对于在纯水中腐蚀效果也是倍增的。硫化氢、溶解氧、或二氧化碳作为油垢污水当中的腐蚀化学物质，其中水中大量的二氧化碳，致使氢离子的产生，作为电化学腐蚀的阳极铁原子，散失大部分电子，转换为可溶解性的铁离子，在遇到溶液时，丢失的电子被氢离子得到产生化学反应生成氢气，二氧化碳气体如果在水中比较充足，钢材就会不断的被腐蚀，而且力度会加重；重度的二氧化氮中通常带有硫化氢，氢离子在硫化氢的催使下加速了对管道的腐蚀进度，致使注水管道表面的具有金属特性的物质结构被大量地腐蚀，硫化物一般在水中很难被分解，因此会日积月累积淀在管道上面，生成的硫化物会使管道结构变得疏松，不但不能给管道表面带来隔层保护，而且会使管道内部因为渗水的关系变得脆弱，时间过久就会在管道上看见细小的裂痕，如果不及时处理，管道有可能会因为承受不住裂痕的扩张力而最终爆裂。因此注水井油管中注入的油田污垢水，其中的化学物质将会在一定程度上对管道的基体进行破坏，加大作业工作量，致使注水管柱的使用时间缩短。

氯化物和硫酸盐等电化学腐蚀。注水井注入的水一般都含有氯化物和硫酸盐，它们会对管道进行不同程度的腐蚀。氯化物和硫酸盐等化学物质腐蚀金属管道后就会残留下可溶性的物质，对管道根本起不到保护的作用，只会加速管道的破坏速度。氯化物当中具有活性因素的氯离子形成所谓电子发电当中的阳极，对管道表层的钝化膜或者其他保护膜进行损害，而剩下没被破坏的地方就自然形成负极，阳极与负极的相遇会产生电池反应力，在已经被腐蚀的地方上进一步加速腐蚀，产生的腐蚀力强烈到可以致使管道穿孔。在原油进行运移、聚集活动时，含硫有机物会因为高温高压的关系，生成的化学物质不紧密会跟管道金属物质形成电偶，加速腐蚀；另一方面在水溶液中管道金属上面如果富有氯化物和硫酸盐，也会降低管道表层保护膜的密度，钢就会被腐蚀得更快。硫酸盐还原菌在注水管油中容易发生硫化氢的转变，导致水质污染，恶化加速，沉淀物的积累，堵塞管柱，残留的电化学物质加重了注水井油管的腐蚀程度，因此制定出良好的防腐工艺势在必行。

3 防腐工艺在注水井油管中的应用

3.1 加强改性玻璃钢的内衬防腐

将塑料当中抗腐性较强的物质或者金属薄壁和油管内壁相结合，经过特殊的加工合成，形成了具有抗腐性较强的性能称之为内衬防腐。其中玻璃钢内衬防腐运用较广，但是传统的防腐工艺并不能满足市场的需求，因此制造出了改性玻璃钢内衬油管。改性玻璃钢内衬技术可以创造出新的防腐厚度，亦能对旧的油管进行废物修理，这种内衬防腐工艺有效的保护了油管体表面，它的使用寿命是普通玻璃钢内衬管体的几倍，大大降低了油田的生产成本，提高经济效益。改性玻璃钢内衬油管不仅具有优异的密封特点，可以防止管体内油体的泄漏，污垢气体的流入，而且防腐性能高，特制的抗氢氟酸薄壁进入油管内部，形成封闭的密口，油管与衬管的紧密结合，构建完好的保护层。因此，国家应该加强对改性玻璃钢的内衬防腐的使用。

3.2 涂料厚膜化的防腐

要想油管使用寿命能长久，应使用厚膜化的涂料进行防腐，把油管表面清理干净在上面喷上厚膜化涂料，涂层与基体结合，力度强大，将腐蚀介质阻隔在金属之外，对金属起到防腐作用，充分利用酸碱物质中为中性的无害物质来对管道进行保护，厚膜化的防锈涂料可产生电化反应，水分和氧气在遇到防锈涂料时发生化学反应，生成防腐离子，金属管道的表面转化为不易被空气氧化的金属，金属离子就无法冒出，达到防腐的目的。良好的附着力、抵抗介质渗透性、防腐性能强等特点，往往是厂家购买运用到各个领域中去的原因，涂料涂得越厚，阻隔防腐性能就越好，因此在对金属管道进行涂料时应使用厚膜化的涂料，延长注水井油管的使用时间。

3.3 钨合金防腐油管的使用

好的防腐油管也是非常重要的，钨合金防腐油管是世界上目前在价格上比较优惠的一种，相对于双相钢油管有整体上的优异，该产品不仅在国内有较好的市场效应，而且被广泛使用于国外。钨合金防腐油管可以对酸、盐、碱等介质进行持久的抗蚀、抗磨，抗腐蚀性强，即使在腐蚀性较强的油田也能很好的发挥其抗腐性能，同样它也具有极好的密封性，阻止空气进入管道内部，在油管上扣的时候，其柔软的粘性使操作人员很快上扣，良好的防结垢性体现在管道内部的细腻光滑，表面没有污垢，残留物就不会被腐蚀，保持了管道的完整。要想在油管的防腐工作上加强防腐力度，加大对防腐油管的使用将会是一大重要举措。

3.4 氮化对于注水井油管的防腐

氮化防腐是利用氮化原理，在油管表面进行氮化后产生碳、氮等化学物质，经过某种真空氮化处理技术，产生淬火层，淬火层在不降低管道材料的力度能力情况下进行防腐。经过试验分析，结果得出氮化对于注水井油管的防腐是一种很好的防腐工艺，在使用时油管内外部都没有浑浊的污点，尺寸在油管内部并不用进行修改，这样就方便施工人员在对油管进行投放与捞起时，减少对油管的摩擦损坏，促进工程的及时完成。被氮化后的油管硬度高，因此在搬运时可以防止丝扣的磨损，防止对内部衔接扣的腐蚀，施工在对油管进行清除整理时也会减少时间，提高工作效率。所以，氮化防腐更应该使用于注水井油管的防腐工作中。

4 结束语

注水井油管在油田的开采中起到非常大的作用，直接关系到国家的经济效益，虽然腐蚀是注水井油管中经常遇见的问题，但是对于问题的解决不应一度使用陈旧的防腐技术，应该从本质上，使用科学的方法，根据化学原理制定出合理的防腐工艺。国家的油田事业不断在进步，更好的防腐工艺也在不断的进步当中。

参考文献

[1] 张春生，申龙涉，郭慧军等.埋地油气管道外腐蚀原因及防腐技术的研究进展[J].当代化工，2011，7（02）：34-43

[2] 赵树杰.过热蒸汽注入井下工具及井口耐高温材料的研究[J].中国新技术新产品，2011，8（16）：23-43

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[4] 施明华，马童辉，王艳珍等.海上注水井油管防腐工艺研究与应用[J]. 石油天然气学报，2010，9（05）：35-45