钻井系统中的腐蚀

被腐蚀的情况下，不断积累问题，导致最终发生更严重的生产问题。

保障石油开采工作的顺利安全稳定推进。

2 不同环境对石油钻井机械设备腐蚀情况的影响2.1 沙漠环境对石油钻井设备的影响沙漠环境对于石油钻井机械设备有着极大的影响。

在沙漠地区，相关气候环境干燥、地理环境多沙土尘埃，因此极易差生大量的扬尘以及相应的地下化合物，通过干、湿不同形式渗入机械设备、与其发生化学反应，导致腐蚀现象。

进一步的，沙漠地区的昼夜温差大，在夏季时最高温度甚至会超过60℃，而相对应的夜晚则会低至10℃，由此，剧烈的昼夜温差变动，导致空气中的水蒸气快速冷却液化，与渗入的扬尘和化合物进一步反应，加快其与机械设备的化学反应、加剧腐蚀的程度。

另外，昼夜温差大会导致机械设备的物理性质快速变化，随着环境温度的升高，内部微观分子结构变得脆弱、活跃，使得腐蚀过程更为剧烈。

2.2 海洋环境对石油钻井设备的影响在海洋石油钻井平台的工作中，石油钻井机械设备直接接触海水，与复杂的化合溶液必定会产生强烈的反应。

在海洋中，大量地存在着氯化钠，也就是我们常说的“盐”。

除了氯化钠这种稳定的化合物以外，海水中还存在着大量的游离态钠离子，与氯化钠不同，钠离子是可以与机械设备中的金属单质、化合物发生反应的。

钠离子会使石油钻井机械设备产生严重的腐蚀问题，在机械设备的金属表面生成锈蚀的氧化层，甚至会产生设备的穿孔、断裂等问题。

除此之外，海洋内还存在着大量的酸性、碱性化合物，以及其他的活性金属离子，在水环境的促进作用下，会进一步加深石油钻井机械设备的腐蚀程度，缩短其设计寿命，甚至造成生产中的事故发生。

2.3 土地环境对石油钻井设备的影响我国幅员辽阔，从北到南、从东到西涵盖多种不同的气候带及地质带，其中最常见的有黄土地貌、海岸地貌、河流冲抵平原、喀斯特地貌等。

其中，在黄土、冲积平原等地貌类型上开展石油勘探开采工作，机械设备所受的腐蚀较轻；而喀斯特地貌等则因为地下包含了大量的碳酸盐类化合物，必须采取针对性的防护措施。

石油钻井机械设备腐蚀因素及防治技术摘要：油钻井机械设备是石油勘探和开采的重要工具，其正常运行和安全性直接关系到油田的生产效率和经济效益。

然而，在恶劣的工作环境下，这些设备容易受到腐蚀的影响，导致性能下降、寿命缩短，甚至引发事故。

为了保证设备的可靠性和安全性，必须采取有效的腐蚀防治技术来减少腐蚀的发生和进一步损坏。

本文结合实际，对石油钻井机械设备防腐控制的作用于控制技术进行分析。

关键词：石油工程；钻井机械；设备腐蚀；防治技术引言石油钻井机械设备在作业过程中容易受到腐蚀的影响，导致设备性能下降、寿命缩短甚至发生事故。

因此需要结合实际情况，采取有效的防治技术对存在的问题处理，保证机械设备不受到影响。

1石油钻井机械设备防腐控制的作用石油钻井机械设备在恶劣的工作环境中经常接触到腐蚀性物质，如盐水、酸性溶液和高温高压气体等，因此进行防腐控制对于设备的正常运行和寿命的延长至关重要。

首先，防腐控制有效阻止腐蚀物质对机械设备表面的侵蚀。

选择适合的防腐涂层或涂料，在机械设备表面形成一层保护膜，防止腐蚀物质直接接触金属表面，减少腐蚀的发生。

其次，防腐控制减少设备的损耗和损坏。

腐蚀会导致设备表面的金属材料逐渐腐蚀、磨损甚至破裂，从而影响设备的性能和可靠性。

有效的防腐控制，降低设备的维修频率和维修成本，延长设备的使用寿命。

其三，防腐控制还能提高工作安全性。

腐蚀会导致设备的结构强度下降，从而增加事故发生的风险。

对机械设备进行防腐处理，保证设备的结构完整性和稳定性，减少事故的发生，保障工作人员的安全。

2石油钻井机械设备腐蚀因素石油钻井机械设备在工作过程中会面临多种腐蚀因素，这些因素会导致设备的腐蚀和损坏，以下是一些常见的腐蚀因素。

2.1盐水腐蚀石油钻井过程中使用的钻井液中含有盐分，当盐水与机械设备表面接触时，会引起盐水腐蚀，导致设备表面的金属材料受损。

在钻井过程中，钻井液中的盐分成分是一个重要的腐蚀因素。

当钻井液中的盐水与机械设备表面接触时，会引发盐水腐蚀问题。

第五章缓蚀剂第一节引言石油天然气工业是由石油勘探、钻井、开发、开采、油气集输、油气处理、油气储存、运输、石油炼制等环节组成，在生产的每个环节中都存在腐蚀问题。

钻井过程中的腐蚀主要来自于大气、地层产出物和钻井液。

通常是几种因素同时存在。

常见的腐蚀类型见表5-1。

表5-1 钻井过程中金属局部腐蚀类型及特征在采油之前有一个特殊的过程—酸化，它多用盐酸、土酸、氟硼酸及混合酸。

采油过程有三大腐蚀：大气腐蚀、土壤腐蚀、采出水腐蚀，见表5-2。

表5-2 采油过程中金属腐蚀类型及影响因素在石油炼制过程中导致设备腐蚀的原因有：原油中的杂质、加工过程中的外添加物质、在加工过程中转化的部分物质，见表5-3。

表5-3 石油炼制过程中的腐蚀在石油天然气工业中，引起腐蚀的因素是多种多样的，效应非常复杂，在工业生产中除设备选择性能优良的材料外，主要采取防腐措施有：电化学保护（阴极保护、牺牲阳极保护）、设备表面涂防腐层、添加化学药剂（缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂等）。

下面我们主要介绍缓蚀剂。

第二节缓蚀剂的基本性质一、缓蚀剂的定义缓蚀剂（corrosion inhibitor），又称腐蚀抑制剂，它来自拉丁语inhibere——（抑制）。

关于“缓蚀剂”曾有不少提法，但基本观点无任何差异。

例如：在金属的腐蚀介质中，加入少量可使金属侵蚀率降低的物质。

（布莱斯顿）在对金属的腐蚀减低方面，能起到有效作用的物质，或使金属腐蚀减退的物质。

（菲雷尔）使金属溶解减少的物质。

（海克曼）在金属腐蚀的介质中，加入少量可抑制金属受到的腐蚀，或至少能使其腐蚀速度大幅度延缓的物质（藤井晴一）。

现在我国有共识的缓蚀剂的定义是：一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。

（美国材料与试验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》）合理地选择、使用缓蚀剂，能够有效地防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀。

由于使用缓蚀剂防腐效果好，经济效益高，因此它的应用很广泛。

油井管腐蚀穿孔失效分析摘要：油井井筒腐蚀是指油井井筒内壁被化学物质侵蚀而导致的损坏。

油井井筒是油井的重要组成部分，它是将油井表面与油层地下连接的管道，负责将钻井液、油层水、油气等物质输送到地面，同时也承受着来自地下油层的高压力、高温度等严酷环境，因此，井筒内壁的腐蚀问题是油井开采过程中不可避免的难题。

关键词：油井管；腐蚀；原因分析；防腐措施前言在油田多年的勘探开发过程中，由于历史原因，某些区块的一些地下设备和设施没有得到妥善保护，导致井筒、油管和油杆腐蚀严重。

油田油井发生腐蚀、穿孔和破裂，油田使用的金属设备和设施的腐蚀是由金属材料与周围环境的相互作用引起的。

尤其是对井筒套管的损坏。

影响金属材料腐蚀行为的因素很多，既与金属本身的因素有关，也与腐蚀环境有关。

了解金属材料的腐蚀有助于解决油田生产中的腐蚀问题，阐明影响腐蚀的主要因素，并对其进行分析。

这对油田的防腐工作具有重要意义。

1油井井筒腐蚀的原因分析1.1酸性介质的侵蚀油井开采过程中会产生一些酸性介质，如HCl、HF、H2S等化学物质，这些物质容易对井筒内壁产生腐蚀作用，导致井筒内壁的金属材料受损。

此外，油井开采过程中也会使用酸洗井筒的方法，虽然能够清除井筒内的垢层和沉积物，但也会进一步加剧井筒内壁的腐蚀。

1.2氧化腐蚀油井开采过程中，空气和水分都会进入井筒内，这些物质容易与井筒内壁的金属材料发生氧化反应，形成氧化膜，进而导致井筒内壁的腐蚀。

此外，高温下的氧化反应也会加速井筒内壁的腐蚀。

1.3电化学腐蚀油井井筒内的金属材料容易与地下水和油气形成电化学腐蚀环境，导致井筒内壁的金属材料发生电化学腐蚀。

此外，由于油井井筒内的金属材料具有不同的电位，也会形成电化学腐蚀环境，导致井筒内壁的金属材料受损。

1.4细菌腐蚀油田油井采出液中，含有很多的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌、硫细菌等菌种，此类菌种长期潜伏在地层水和岩石中，当开采油层产生全新环境，有利于细菌生长时，这些菌种就会快速大量的繁殖。

一、分析 H2S 的危害谈到 H2S 的危害，我们必需先了解 H2S 的特性，由于 H2S 自身特殊的性质，使得它对钻井工作人员及设备造成很大的危害。

下面着重阐述H2S 的特性、H2S 对人体的危害及中毒病症以及 H2S 对设备的腐蚀危害。

(一)H2S 的特性H2S 是一种可燃性气体， H2S 燃点为 260℃，燃烧时为蓝色火焰，并生成危及人眼睛和肺部的二氧化硫；H2S 也是一种极易爆炸的气体，当 H2S在空气中浓度到达 4.3~46%时，形成的混合气体，遇火将产生剧烈的爆炸； H2S 还具有剧烈的腐蚀性，人体吸入 H2S 后，可致人眼、喉、呼吸道发炎； H2S 易溶于水和油， H2S 及其水溶液对金属有剧烈的腐蚀作用，假如溶液中同时含有 CO2 或者 O2，其腐蚀作用更快； H2S 及其水溶液还能加速橡胶、油浸石墨等非金属材料的老化；最重要的是H2S 剧毒性， H2S的毒性比 CO 大 5—6 倍，可与氰化物相比，是一种致命的气体。

它对人体的致死浓度为 500ppm，在正常条件下，对人的安全临界浓度是不能超过30PPm。

(二)H2S 对人体的危害及中毒病症1、H2S 对人体的危害。

H2S 是一种神经毒剂，也是窒息性和刺激性气体。

主要作用于中枢神经系统和呼吸系统，亦可造成心脏等多个器官伤害，对其作用最敏感的部位是脑和粘膜。

H2S 被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。

首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，眼睛被刺痛，严峻时将失明；刺激各个神经系统，导致头晕，丢失平衡，呼吸艰难；心脏加速跳动，严峻时，心脏缺氧死亡。

H2S 进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反响，当H2S 浓度极低时，对人体威逼不大，当浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧中毒，甚至死亡。

2、H2S 中毒时的病症H2S 中毒普通有两种，急性中毒和慢性中毒。

• 第一，急性中毒。

• 吸入高浓度的 H2S 气体味导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当H2S 浓度大于 700ppm时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停顿工作，假如未准时抢救，会快速死亡。

NACE SP0775-2013油田作业中腐蚀试样的制备、安装、分析和解释标准操作规程（中文翻译版）本NACE国际标准代表了已审查本文件、其范围和条款的个别成员的共识。

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重申201 2-09-05重申2005-04-07修订1999-06-25修订1991修订1987批准1975美国腐蚀工程师协会South Creek路1440号。

钻井故障与井下复杂问题的分析及处理前言在钻井过程中，钻头不断地破碎岩石、新井眼随之生成，新形成的井壁岩石失去了原来的支撑条件，呈现出不稳定状态，如果钻井措施不能适应这些变化，就会造成井下诸多复杂情况和事故。

因此,在钻井施工中正确认识和预防、处理井下事故及复杂情况是至关重要的。

本次毕业设计以此为论文题目对生产中面临相关的钻井故障及井下复杂问题进行细致分析研究，并且结合实际作出相关的预防措施和处理办法，并且在实践中取得相应的效果,为今后的施工和生产积累了宝贵的经验财富。

一、造成井下故障及复杂情况的原因1、地质因素1）异常的地层压力，孔隙压力，破裂压力，坍塌压力，特殊地层的蠕变应力。

2）不稳定的岩性层位：蠕变的盐岩层、膏岩层、沥青层、水软泥岩层、吸水膨胀泥岩层、容易坍塌剥落的泥岩层、煤层、特高渗透岩层、含硫化氢、二氧化碳层。

3）特殊的地质构造：断层，裂缝，溶洞。

2、工程因素1）地质资料的掌握程度；2）工程设计的科学性；3）技术措施的正确性；4）管理、操作人员的素质。

二、处理井下故障及复杂情况的原则1）安全坚持安全第一的原则，根据设备、工具、人员素质确定技术方案和措施，避免事故进一步复杂化。

2）快速决策正确，组织周密，准备充分。

3）灵活详实掌握现场信息，不失有利战机。

4）经济综合考虑技术方案的安全性、可行性、有效性，使事故损失减至最小。

三、卡钻处理通则1、顺利解除事故的必要条件1）力求钻井液循环畅通；2）尽量保持钻柱完整；3）防止钻具连接螺纹扭转过紧；4）建立专业化的队伍。

2、分类按卡钻产生的原因可分粘吸卡钻、坍塌卡钻、砂桥卡钻、缩径卡钻、键槽卡钻、泥包卡钻、干钻卡钻、落物卡钻等各种类型。

（一）、粘吸卡钻1、原因：（1）井壁因吸附、沉积形成滤饼；（2）地层孔隙压力与泥浆柱压力形成的压差。

2、特征：（1）钻柱有处于静止状态的过程；（2）卡点位置在钻柱部分；（3）卡钻前后泥浆循环正常；（4）卡点可随时间增长而上移。

钻井试气中硫化氢的腐蚀及防治张照鸿（陕西延长石油集团油气勘探公司天然气勘探开发部，陕西延安 716000）【摘要】针对气田钻井试气中钢材在湿硫化氢环境中的腐蚀现象，通过对硫化氢腐蚀机理的探讨，分析了气田钢材在制造、使用中腐蚀的影响因素，提出了气田钢材腐蚀防治的一些措施，确保气田钢材的安全正常使用。

关键词：硫化氢腐蚀防治1 引言近年，在鄂尔多斯盆地油气勘探中，在某些层位或多或少的有硫化氢显示，硫化氢是一种无色、臭鸡蛋气味的有毒气体，在钻井作业时循环的钻井液中一旦发生H2S气侵，就会对钻井液组成产生严重污染，导致钻井液的流变性能变差，如影响携带岩屑、井壁稳定、造成起下钻压力激动等，增加钻井成本[1]。

而硫化氢对钻具的副作用，则引起氢脆和金属变质的危害更是不可忽视。

由腐蚀造成的经济损失很大,据统计,全国钻杆的平均耗量为4kg/m以上,即每钻进1m,损耗钻杆4kg以上[2]。

2 钻井过程中硫化氢来源2.1 油气井中H2S的来源石油中的有机硫化物热作用分解产生H2S气体，H2S含量将随地层埋深增加而增加,在井深2600米，H2S含量在0.1-0.5%之间，而超过2600米时含量超过2-23%，当地温超过200-250℃时，热化学作用将加剧而产生大量H2S。

石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而产生H2S，下部地层中硫酸盐层通过裂缝等通道，使H2S上窜而来，含硫的地层流体（油、气、水）流入井内。

而在非热采区，因底水运移，将含H2S地层水推入生产井而产生H2S。

还有某些深井泥浆处理剂高温热分解和厌氧菌作用于有机硫或无机硫产生H2S。

2.2 钻井泥浆高温分解磺化酚醛树脂100℃分解，三磺（丹煤、褐煤、环氧树脂）150℃分解，磺化褐煤130℃分解，本质素硫酸铁铬盐180℃分解，丝扣油高温与游离硫反应，某些含硫原油或含硫水被用于泥浆系统。

3 硫化氢的腐蚀机理、危害及影响因素3.1 硫化氢腐蚀机理硫化氢的水溶液是弱酸，其作为弱酸离解为离子：H2S=HS-+ H+，HS-=S2-+2H+。

浅谈柴油机尾气负压钻井过程腐蚀行为的控制摘要：在进行油田开采应用中，柴油机尾气欠平衡钻井技术是比较常用的油田开采技术，它不仅具有钻井开采速度快的应用优势，而且使用该技术进行油田资源开采过程中，还对于开采油气层具有保护作用。

但是，柴油机尾气欠平衡钻井技术，在实际油田开采应用中，柴油机尾气的欠平衡又具有一定的腐蚀作用，对于油气管材造成一定的腐蚀危害。

柴油机尾气负压钻井状态就属于尾气欠平衡钻井，同样具有腐蚀行为。

本文主要结合柴油机尾气负压钻井的腐蚀行为，根据柴油机尾气负压钻井腐蚀行为的影响情况，对于腐蚀行为的控制措施进行分析研究。

关键词：柴油机尾气；钻井技术；负压钻井在进行油田开采过程中，柴油机尾气欠平衡钻井技术主要应用于油田资源开采的尾期，针对油田资源开采尾期的地层压力接近枯竭的情况下，为了实现对于低压状态下的油田油气层资源进行充分的保护开采，并且在保证油田油气资源开采效率的基础上，就可以使用柴油机尾气欠平衡钻井技术进行开采利用。

通常情况下，油田开采中，应用的柴油机尾气欠平衡钻井技术主要有气相欠平衡钻井技术与气液两相欠平衡钻井技术，而柴油机尾气负压钻井开采技术属于气相欠平衡钻井技术。

在进行油田的开采应用中，柴油机尾气负压钻井开采技术，虽然在开采应用中具有开采效率高和油气层开采保护的特征优势，但同时，由于柴油机尾气中二氧化碳、氧气等气体对于石油管材具有不同程度上的腐蚀行为，因此，在开采应用中予以控制和避免，以提高柴油机尾气负压钻井技术的开采应用效益。

1 柴油机尾气负压钻井腐蚀行为分析1.1 柴油机尾气负压钻井腐蚀试验对于柴油机尾气负压钻井腐蚀行为的分析，主要结合柴油机尾气负压钻井技术进行油田资源开采应用的实际情况，在通过对于柴油机尾气负压钻井条件的建立情况下，通过与实际钻井开采相符的试验过程，对于柴油机尾气负压钻井对于油气管材的腐蚀行为进行分析研究。

1.1.1 试验准备与具体操作过程柴油机尾气负压钻井腐蚀试验中，以柴油机尾气负压钻井对于油气开采中的井下钻柱以及地面压缩机的阀片腐蚀为例，通过选取与井下钻柱和地面压缩机阀片相同的样品材料，在同样的钻井开采工作条件下，对于柴油机尾气对于样品材料的腐蚀行为以及腐蚀变化结果进行试验、分析。

钻井作业过程硫化氢防护在钻井作业过程中，如果油气井压力控制不当，当井底压力小于地层压力时，就会发生如溢流、井涌、井喷甚至井喷失控。

特别是含硫的油气井，一旦出现井喷乃至井喷失控，油气井中所含H2S气体就会随同井内天然气一起喷出，导致H2S气体的大量逸散，并随风飘逸和扩散，这可能会给钻井作业带来灾难性的事故。

所以，要做好钻井作业过程中H2S的防护工作，保证在含硫油气田进行安全钻井作业，其根本，就是要做好钻井作业过程中的井控安全工作。

防腐是高酸气田开发生产的重点和难点。

硫化氢、二氧化碳等介质对井下管柱、设备、集输系统、天然气净化装置的腐蚀影响着气田的安全高效开发。

川东北的天然气资源大部分含有硫化氢和二氧化碳。

其中80%系酸性天然气，多数气田硫化氢含量为1%~13% (体积分数），最高可达35. 11%。

硫化氢导致金属材料突发性的硫化氢应力开裂（SSC)，造成巨大的经济损失，泄漏出硫化氢的毒性也威胁着人身安全。

1、硫化氢对材料的腐蚀1.1油气生产中，由于硫化氢腐蚀造成事故的案例很多。

威成输气线越溪段在投产20个月后，采出的天然气中含有硫化氢并在水平段有积液导致了该部位破裂。

在积水段气水交界处有一条长约520mm、宽约7mm的条型腐蚀槽，槽中央最薄处的壁厚只有0.5mm。

同时管内发现大量的黑色腐蚀产物，主要为硫化亚铁，腐蚀以硫化氢为主。

威远气田威23井（硫化氢含量为1.2%), N80套管与大四通底法兰丝扣连接处的加固焊缝发生脆裂，导致井口爆炸，井喷44天。

2、2006年24日9点左右宣汉县毛坝四井在取心钻进中，接单根后发生钻，25日注清水27m3浸泡未解卡，26日注25. 3m3解卡剂，8点解卡。

8点15分提出一根钻杆循环解卡剂时发生溢流，随即关井控制井口，9点15分压井准备中，发现悬重ll00t降至550t,钻具发生氢脆掉落井下，7月31日压完井，起出钻具1011.75m，捞落鱼2929. 35m。

后经过31次打捞，捞出落鱼19节，最短的0.24m。

钻井液的受侵及处理钻井过程中，常有来自地层的各种污染物进入钻井液，使其性能发生不符合要求的变化，这种现象称为钻井液受侵。

有的污染物严重影响钻井液的流变性和滤失性能，有的污染物能够腐蚀钻具。

最常见的是油、气侵、粘土侵钙侵、盐侵和盐水侵，还有Mg2+，CO2、H2S和O2的污染。

因其中一些已作介绍，下面着重介绍CO2、H2S、O2、盐膏层和高压盐水层的污染及处理。

第一节CO2和O2的污染一、CO2的污染在许多钻遇的地层中含有CO2，某些处理剂分解也会使钻井液含有CO2气体。

是一种酸性气体，当其混入钻井液后会生成HCO3-和CO32-，即CO2+H2O=H++HCO3-=2H++ CO32反应中生成的碳酸使钻井液PH值下降，其酸性比H2S强。

并且也和钻井液中的碱反应，生成碳酸氢钠。

CO2气体流入井内将大大降低或完全抵消钻井液中的碱性。

金属的腐蚀概念：金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

金属腐蚀的本质：M-ne-=Mn+。

金属腐蚀的分类：1、化学腐蚀：金属跟接触到的气体或液体等物质（如O2、Cl2、H2S、SO2等），直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。

该过程很缓慢。

2、电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀。

化学腐蚀和电化学腐蚀的比较电化学腐蚀两种情况的比较（以钢铁在潮湿的空气中腐蚀为例）的腐蚀机理为：管材中的铁作为阳极被腐蚀，阳极放出氢气，其化学反应式如下：Fe+ H2CO3→Fe CO3+ H2↑阴极反应：2H++ 2e-→H2随着H+的消耗,弱酸(CO2+H2O)将会继续电离补充。

阳极反应：Fe →Fe2++ 2e-温度：游离二氧化碳的腐蚀受温度影响很大。

升高温度,腐蚀速率增加。

分压：腐蚀速度还随着二氧化碳分压增加而增加。

复配：水中同时含有O2、CO2腐蚀将会加重。

原因：氧的电极电位高,易形成阴极,腐蚀性强;去膜：CO2使溶液呈酸性,破坏保护膜。