油井防腐蚀方法综述
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深海油井设备的防腐保护技术研究随着全球能源需求的不断增长,深海油井的开发成为石油工业中的重要领域。
然而,在深海环境下,油井设备面临极端的温度、压力和海水侵蚀等挑战,导致设备的腐蚀速度加快,降低了其寿命。
因此,深海油井设备的防腐保护技术研究显得尤为重要,本文将从防腐涂层和防腐材料两个方面探讨这一主题。
一、防腐涂层技术防腐涂层是深海油井设备防腐保护的重要手段之一。
在深海环境中,防腐涂层需要具备耐高压、耐高温和抗海水侵蚀的特性。
目前,研究人员主要采用有机涂层和无机涂层来实现对设备的防腐保护。
有机涂层通常采用具有抗腐蚀性能的环氧树脂为基材料,添加防腐颜料和填料,经过特殊制备工艺形成一层密实的保护膜。
有机涂层能够有效地抵抗设备受海水侵蚀和氧化的风险,但在极端高压和高温条件下容易发生老化和变形。
而无机涂层则以耐高温、耐高压的耐火材料为基础,如氧化铝、氧化锆等。
无机涂层的硬度和耐腐蚀性能较强,能够有效地抵御海水侵蚀和高压对设备的损害。
然而,由于其在制备过程中需要高温固化,使得无机涂层的工艺复杂性较高,制造成本也相对较高。
二、防腐材料的选择除了防腐涂层技术外,选择合适的防腐材料也是深海油井设备防腐保护的关键。
与深海环境相比,陆地环境下的防腐材料常常无法满足深海油井设备的特殊需求。
金属阳极防腐技术是一种常见的防腐方法,通过在金属表面安装阳极,使其成为腐蚀电池中的阳极,从而保护设备。
常用的金属阳极材料有锌、镁和铝。
此外,研究人员还尝试使用有机阳极材料,如聚苯胺、聚乙烯二硫醇等。
这些阳极材料通过改变金属表面的电位,减缓设备的腐蚀速度,提高其使用寿命。
聚合物材料在深海油井设备的防腐保护中也发挥着重要作用。
聚合物具有优异的耐腐蚀性能和机械强度,能够有效地阻隔海水的侵蚀。
同时,聚合物材料的可塑性和成型性使其在深海环境下的工程应用更为便利。
三、深海油井设备防腐保护的未来发展随着深海油井开发的不断深入,对设备防腐保护技术的需求也越来越高。
时通过添加水质稳定剂使污水水质稳定且满足广利油田注水水目前,广利油田已进入高含水开发后期,因地层水矿化质需求。
度高,腐蚀严重,油水井套管损坏程度高,严重影响了油田 2.2 套管保护技术的正常生产。
针对这一问题,广利油田实施了一系列油水井水泥浆封固长度不够会造成自由套管段长度太长,固井水防腐措施,有效降低了腐蚀对油水井的损害。
泥抗腐蚀能力低则会导致地层水腐蚀水泥环后与套管外壁直接接触。
针对此情况,广利油区新井采用优质抗腐蚀水泥浆固广利油田位于东营凹陷,主力含油层系为沙四段,1974年井,使水泥浆上返至井口并提高水泥环抗腐抵蚀能力。
同时,投入开发,经过四十多年的开发,目前油田综合含水率达采用短周期洗井生产方式,形成程序化、定时、定量的日常管96.2%,已进入高含水开发后期。
因地层水矿化度高,腐蚀严[1]理模式。
重,给油水井正常生产造成了严重影响。
广利油田套管损坏情 2.3 杆管泵防腐技术况严重,目前133口油井中套管损坏的有20口,107口水井中套(1)对于油管,采用高分子涂层和内衬,可以有效延缓腐管损坏的有27口。
该区块油水井的套管损坏以穿孔漏失和破裂蚀速率。
目前广利油田常用的材质为CARP碳镐涂层、HDPE聚漏失为主,且注水井损坏比例高。
套损井的大量出现使得油田乙烯内衬和钛纳米涂层。
开井数和产量急剧下降,2016年油井开井数下降到120口,年产(2)对于油井采用经防腐处理的高强度抽油杆,在抽油杆量下降到13.1万吨,年综合递减率达10.87%。
针对这一情况,近外增加PE聚乙烯包覆层。
年来广利油田通过多种方式降低腐蚀对油水井的损害。
(3)采用防腐抽油泵可以降低腐蚀,其原理为泵筒表面镀1 油水井腐蚀因素铬处理,活塞采用不锈钢材制、阀球材料采用9Cr18Mo,阀座材4广利油田主力开发层系为沙四段(储量4365×10 t,占料采用6Cr18Mo。
97.7%),地层水水型为CaCl 型,矿化度高,一般在4.71~12.332 2.4 注缓蚀剂技术4×10 mg/L之间,其中钙离子的含量为964~5310 mg/L,氯离子对于油井在油套环空内注环空保护液(杀菌剂+缓蚀剂),43-含量为2.78~7.56×10 mg/L,HCO 含量为354~1848 mg/L。
油水井防腐防垢治理策略分析摘要:油气田生产过程中腐蚀结垢一直影响油井生产开采重要问题之一。
本文对油井腐蚀结垢机理进行分析并提出防腐蚀和防结垢的措施,希望对相关从业者有所帮助。
关键词:油水井;腐蚀;结垢;机理;措施1油井井筒腐蚀机理分析1.1化学腐蚀机理:化学腐蚀是由于沉降水、气体或酸性介质与井筒内壁金属发生化学反应,使金属表面发生腐蚀。
常见的化学腐蚀机理包括以下几种:(1)酸性介质腐蚀:油井中存在硫酸、盐酸、稀酸等酸性介质,当这些介质接触到井筒内壁金属时,会引起腐蚀反应。
酸性介质可以溶解金属表面的氧化物和其他腐蚀产物,从而暴露更多的金属,进一步加剧腐蚀。
(2)氧化腐蚀:油井环境中存在氧气,当氧气与金属表面接触时,会发生氧化反应,形成金属氧化物。
金属氧化物会附着在金属表面,形成一层薄膜,阻碍进一步的氧化反应,但如果薄膜受损或破裂,金属就会继续与氧气接触,加速腐蚀的过程。
(3)硫化物腐蚀:油井中存在硫化物,如硫化氢,当硫化物与金属表面接触时,会发生硫化反应,形成金属硫化物。
金属硫化物的生成会消耗氧气和酸性介质,形成局部缺氧和碱性环境,从而促进金属的腐蚀。
1.2电化学腐蚀机理电化学腐蚀是由于金属表面与电解液(井液)之间形成差异电位,产生电化学反应导致腐蚀。
电化学腐蚀的机理主要包括以下两种:(1)阳极腐蚀:在电化学腐蚀中,金属表面被氧化为阳离子,并释放电子,形成腐蚀产物。
当井液中存在氧气、酸性物质或氯化物等能够从金属表面接受电子的物质时,金属表面就会发生阳极腐蚀。
(2)阴极腐蚀:在电化学腐蚀中,金属表面上的阳离子和电解液中的阴离子结合,还原为金属。
在井液中存在硫酸根、碳酸根等能够提供阴离子的物质时,金属表面就会发生阴极腐蚀。
1.3机械腐蚀机理机械腐蚀是由于井液或固体颗粒的流动或冲刷作用,使井筒内壁出现磨损或腐蚀。
(1)冲刷腐蚀:当井液在井筒内高速流动时,其中携带的固体颗粒会与井筒内壁发生冲击和摩擦,造成局部磨损和腐蚀。
油井的腐蚀原因与防护措施研究摘要:随着油田的持续开发,油井综合含水逐年上升,目前采油厂处于高含水开发生产阶段,综合含水达到94.3%。
由于后期含水上升,同时受高矿化度、管杆材质等综合因素影响,油井腐蚀现象日趋严重。
油井腐蚀是指井下金属设备与产出液直接接触形成腐蚀电池而产生的腐蚀现象,能够造成管漏、杆断、泵漏而躺井。
随着油管配套的完善,井筒腐蚀问题逐步向抽油杆与抽油泵上转移,其中腐蚀杆断的井数和比例都逐年升高。
油井腐蚀现象是多因素交互作用下的结果,因此,对其形成的原因、腐蚀的程度及防腐的措施进行全方位的把控相当困难。
因此加强油井的腐蚀原因与防护措施研究至关重要。
关键词:油井;腐蚀;机理分析;防腐措施1油井腐蚀研究现状腐蚀是材料与环境反应引起的材料破坏与变质,它存在于各行各业,引起经济损失也是引人注目的。
腐蚀是造成石油工业中金属设备的主要原因之一,它加剧了设备及管道的损坏和人员伤亡,造成了石油生产中停工、停产和跑、冒、滴、漏等事故;并且污染环境,损害人民健康;导致产品流失,增加了石油产品的成本,有的已影响正常的石油生产。
我国很早便开始着手对油气田井下油管的腐蚀展开研究,主要包括腐蚀的环境、影响因素及防腐措施等几个方面。
王明辉等人通过室内实验,针对某油井中的套管在H2S与CO2共存条件下的腐蚀情况开展了研究,精确评估了管材的使用寿命。
贺海军等人结合灰色关联法,对油井套管开展了防腐模拟评价室内实验,通过定量分析管材的安全服役寿命对其进行了优选。
赵健等人提出了深层油井管材阴极保护计算公式,通过计算和推导得出,在一定的误差范围内,这种计算方法能够为深层油井管材保护提供可靠的数据,具有一定的实用性和可靠性。
当前,我国对不同储层物性油田的腐蚀问题进行了大量的研究,在防腐技术方面已相当成熟,当然,这只是油井防腐万里长征的第一步,要想真正意义上把油井防腐工作搞扎实,必须对其腐蚀的影响因素、腐蚀环境、形成原因及腐蚀监控等相关工艺技术进行更深人的分析和研究。
浅谈油田管道腐蚀及防腐应对措施随着石油工业的迅速发展,埋设在地下的油、气、水管道等日益增多。
地埋管道会因为土壤腐蚀形成管线设备穿孔,从而造成油、气、水的跑、冒、滴、露。
这不仅造成直接经济损失,而且可能引起爆炸、起火、环境污染等,产生巨大的经济损失。
本文对管道腐蚀危害做了简要说明,并结合日常生产中管道腐蚀的情况,对其腐蚀机理做了进一步的阐述。
结合腐蚀机理提出防腐应对措施,并进一步介绍了新型防腐技术,为今后油田管道设备防腐工作提供了一定的工作方向。
标签:腐蚀;腐蚀危害;腐蚀机理;防腐措施一、石油管道腐蚀的危害我们把石油生产过程中原油采出液、伴生气等介质在集输过程中对油井油套管、油站内、回注管网等金属管线、设备、容器等形成的内腐蚀以及由于环境,例如土壤、空气、水分等造成的外腐蚀统称为油气集输系统腐蚀。
油气集输系统腐蚀中的内腐蚀一般占据腐蚀伤害的主要地位。
针对腐蚀研究,在整个生产系统中,不同的位置及生产环节其所发生的的腐蚀也有所不同,并且腐蚀特征及腐蚀影响因素也有所不同。
因此防腐工作是油田生产中的重要措施。
据不完全统计截止目前,我国输油管道在近20年的时间里,共发生大小事故628起,其中包括线上辅助设备故障190 起,其它自然灾害70 起,有368 起属管体本身的事故。
根据近年的调查发现:影响管线寿命和安全性的因素中,腐蚀占36.4%,机械和焊缝损伤占14.4%,操作失误占35.0%,第三方破坏占14.2%.因此,腐蝕是事故的主要原因。
[1]二、管道腐蚀的机理理论(1)土壤腐蚀土壤腐蚀是电化学腐蚀的一种,土壤的组成比较复杂,其多为复杂混合物组成。
并且土壤颗粒中充满了空气、水及各类盐从而使土壤具有电解质的特征,根据土壤腐蚀机理,我们将土壤腐蚀电池大致分为两类:第一种为微电池腐蚀,也就是我们常说的均匀腐蚀。
均匀腐蚀是因为微阳极与微阴极十分接近,这样的距离在腐蚀过程中不依赖土壤的电阻率,只是由微阳极与微阴极决定电极过程。
[收稿日期]2008208205 [作者简介]吕瑞典(19562),男,1982年大学毕业,教授,现从事石油矿场机械的教学和科研工作。
油气田腐蚀防护技术综述 吕瑞典,薛有祥 (西南石油大学,四川成都610500)[摘要]通过查阅大量油气田腐蚀防护相关文献,总结归纳了油气田经常使用的腐蚀防护技术,简要介绍了一些防腐新技术,并对油气田的腐蚀防护提出了些许建议,旨在提高油田腐蚀防护水平,加强腐蚀防护研究与应用,为安全生产提供一个强有力的支撑。
[关键词]油气田;腐蚀防护;防腐技术;技术研究;井下设备[中图分类号]TE980[文献标识码]A [文章编号]100029752(2008)05203672031 油气田腐蚀防护油气田腐蚀往往造成重大的经济损失、人员伤亡和环境污染等灾难性后果,1969年英国Hoar 报告报道,英国每年因腐蚀造成的经济损失估计不少于23165亿英镑[1]。
我国对腐蚀损失统计表明,腐蚀造成的损失占国民经济的3%,对石油石化行业约在6%左右[2]。
据国外权威机构估计,如果腐蚀技术能够得到充分应用,腐蚀损失的30%~40%是可以挽回的[1]。
由此可见,提高腐蚀防护技术,加强腐蚀防护的研究与应用,不仅为安全生产提供一个强有力的支撑,而且给石油工业带来巨大的经济效益。
笔者通过总结,归纳出了目前油气田应用的7种主要腐蚀防护技术,并对油气田如何采用腐蚀防护措施提出拙见。
2 腐蚀防护技术在油气田的应用油气田腐蚀类型众多,腐蚀状况严峻。
其腐蚀有3个显著的特点:气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质;高温或高压环境;H 2S 、CO 2、O 2、Cl -和水为最主要的腐蚀介质。
现场一般采用如下7种腐蚀防护措施。
211 正确选材根据油气田实际腐蚀因素,正确选材对降低事故发生,提高工作效率意义重大。
如长庆油田[3]针对油井油管腐蚀穿孔断裂十分严重的状况,选用了高Cr 、Mo 低S 、P 耐腐蚀合金油套管,以提高井下管柱的抗蚀能力。
油井防腐蚀方法综述【摘要】油气田井下油管的腐蚀问题非常严重,油井中的H2S及侵蚀性CO2与管柱接触后,会产生氢脆和应力腐蚀。
本文综述了常用的防腐蚀方法及其特点,通常采用的防腐方法有:采用耐腐蚀管材,涂镀层保护,注入缓蚀剂,定期更换管材等。
油井采用防腐蚀技术的应用,目的是为了改变油井井下作业周期短的生产难题,从应用情况来看,大多数油井取得了较为理想的防护效果,延长了油井的作业周期,减少了油井因腐蚀、结垢造成作业的频次,节约了费用,取得了良好的经济效益。
【关键词】油气田;腐蚀;缓蚀剂;结垢我国许多主力油田已进入中、高含水开发期,随着综合含水的不断上升,油气采集系统的腐蚀日趋严重,腐蚀成为影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素,是造成管道事故的最主要原因.由于原油中有大量侵蚀性物质存在,如CO2、H2S、Cl-、少量溶解氧和细菌等,受所有这些因素及其交互作用的影响,油管必然遭受严重的腐蚀,油田安全生产受到严重的威胁[1]。
1 油井防腐、防垢原理1.1 防垢原理防垢其原理是:阻垢药剂吸附在微晶体表面,破坏了晶体的晶格结构,造成晶格扭曲,不能形成稳定的晶形结构,阻碍了微晶的长大。
另外阻垢剂对Ca2+、Mg2+等阳离子的络合增溶作用,减少了与阴离子的接触,从而起到防垢作用。
化学药剂防垢是目前应用最多,技术最为成熟的阻垢方法之一。
1.2 防腐蚀原理材料和周围介质相作用,使材料遭受破坏或性能恶化的过程称为腐蚀。
金属在油田水中的腐蚀过程并不是独立进行的,腐蚀过程与结垢过程、细菌繁殖和沉积物形成过程密切相关,油田水中的溶解盐类对金属腐蚀有很大影响,其中最主要的是氯化物。
另一类最常见的引起金属腐蚀的物质是水中溶解的氧气、二氧化碳和硫化氢气体。
此外,油田水中存在的硫酸盐还原菌等微生物也会导致严重腐蚀。
防腐蚀就是减缓油井的腐蚀速度和除去已经产生的腐蚀成分,从而达到延长油管使用寿命,减少作业周期的效果。
控制腐蚀的主要途径有:(1)选用耐蚀金属材料或非金属材料;(2)选用耐蚀防腐涂层或阴极保护;(3)选择和投加针对性强的缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂等化学药剂,设法去除水中会引起腐蚀的成分;(4)选用耐蚀金属或非金属材料是解决油田腐蚀最彻底的方法,但由于投资高,一次性投入大,需根据经济评价来确定。
油井的腐蚀及防护技术【摘要】本文对油井管管材的腐蚀现状进行综述,对管材产生腐蚀的主要原因和影响因素进行了分析,并提出了切实可行的防护技术措施,为提高油井管材的使用寿命莫定了基础。
【关键词】油井;腐蚀;防护在油田的开发生产中,油气井管处于高温、高压的威胁,受到二氧化碳、硫化氢等有害气体的侵蚀,导致油井管材出现严重腐蚀现象。
因此,本文针对目前油井管材使用情况,对其产生腐蚀的机理原因进行分析,根据实践经验,提出了针对性的防护措施,对油井的正常作业和生产,节约材料成本将起到促进作用。
1 油井管材腐蚀现状分析1.1 油管腐蚀当前的环境决定了油管腐蚀的形式主要是电化学腐蚀,工作中油管受到高含水率流体流动的作用,在管内壁形成了腐蚀电池,由于电池的电势较低,这种流体环境造成的油管内壁的腐蚀程度较轻。
对气井来讲,油管中的油套环被腐蚀介质包围,在其表面会发生冷凝作用,形成了腐蚀电池,对管壁腐蚀的结果是在管内壁上生成疏松的硫化铁膜,金属作为阳极而迅速破坏。
对于安置了封隔器的油气井,缓蚀剂在油套环空间内形成了很好的保护膜,不至于对外壁腐蚀。
1.2 油井套管腐蚀由于原油中含有大量硫成分,地层中又含有各种盐类物质、溶解氧以及其他有害气体,这些物质均以离子的形式分布在油井套管周围,它们的相互作用即发生了化学或电化学反应,结果导致了油井套管的腐蚀损伤。
另外,水介质中所含的酸根、氢氧化根和氯离子,又会导致油井套管的化学腐蚀速度加快。
对于地层中的盐碱成分形成了电介质,分布在油井套管周围与之形成电化学腐蚀。
因此,油井套管的化学与电化学腐蚀是其损害的主要原因。
1.3 油井钻杆腐蚀油井钻杆的工作条件十分恶劣,特别是受到溶解氧的腐蚀最为严重。
溶解氧腐蚀是氧去极化腐蚀,腐蚀表面产生棕褐色腐蚀物。
最严重的是在钻杆表面发生局部腐蚀,出现凹坑或沟槽,加剧了钻杆的腐蚀,导致钻杆局部损害严重。
2 油井材料腐蚀原因分析2.1 溶解盐类的影响一般油田采出的水中都溶有大量的盐类,具有很高的矿化度,沿海油田更高,盐类含量越高,水的导电性就越强,加速了金属表面阴、阳离子的相互作用,使附着物不能在金属表面沉积形成。
油井防腐蚀方法综述
【摘要】油气田井下油管的腐蚀问题非常严重,油井中的H2S及侵蚀性CO2与管柱接触后,会产生氢脆和应力腐蚀。
本文综述了常用的防腐蚀方法及其特点,通常采用的防腐方法有:采用耐腐蚀管材,涂镀层保护,注入缓蚀剂,定期更换管材等。
油井采用防腐蚀技术的应用,目的是为了改变油井井下作业周期短的生产难题,从应用情况来看,大多数油井取得了较为理想的防护效果,延长了油井的作业周期,减少了油井因腐蚀、结垢造成作业的频次,节约了费用,取得了良好的经济效益。
【关键词】油气田;腐蚀;缓蚀剂;结垢
我国许多主力油田已进入中、高含水开发期,随着综合含水的不断上升,油气采集系统的腐蚀日趋严重,腐蚀成为影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素,是造成管道事故的最主要原因.由于原油中有大量侵蚀性物质存在,如CO2、H2S、Cl-、少量溶解氧和细菌等,受所有这些因素及其交互作用的影响,油管必然遭受严重的腐蚀,油田安全生产受到严重的威胁[1]。
1 油井防腐、防垢原理
1.1 防垢原理
防垢其原理是:阻垢药剂吸附在微晶体表面,破坏了晶体的晶格结构,造成晶格扭曲,不能形成稳定的晶形结构,阻碍了微晶的长大。
另外阻垢剂对Ca2+、Mg2+等阳离子的络合增溶作用,减少了与阴离子的接触,从而起到防垢作用。
化学药剂防垢是目前应用最多,技术最为成熟的阻垢方法之一。
1.2 防腐蚀原理
材料和周围介质相作用,使材料遭受破坏或性能恶化的过程称为腐蚀。
金属在油田水中的腐蚀过程并不是独立进行的,腐蚀过程与结垢过程、细菌繁殖和沉积物形成过程密切相关,油田水中的溶解盐类对金属腐蚀有很大影响,其中最主要的是氯化物。
另一类最常见的引起金属腐蚀的物质是水中溶解的氧气、二氧化碳和硫化氢气体。
此外,油田水中存在的硫酸盐还原菌等微生物也会导致严重腐蚀。
防腐蚀就是减缓油井的腐蚀速度和除去已经产生的腐蚀成分,从而达到延长油管使用寿命,减少作业周期的效果。
控制腐蚀的主要途径有:
(1)选用耐蚀金属材料或非金属材料;
(2)选用耐蚀防腐涂层或阴极保护;
(3)选择和投加针对性强的缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂等化学药剂,设法去除水中会引起腐蚀的成分;
(4)选用耐蚀金属或非金属材料是解决油田腐蚀最彻底的方法,但由于投资高,一次性投入大,需根据经济评价来确定。
耐蚀防腐涂层主要集中在两个方面:一是管道内涂层,二是管道内衬塑技术。
衬塑比涂层有如下优点:①衬塑对管道内表面净化要求,不像涂层与其净化处理质量具有直接的相关性;②半塑对金属是完全均匀的覆盖;③衬塑对管道的振动、冲击比涂层敏感性小,不断裂或剥落。
对于已建好的油田,加入化学缓蚀剂是行之有效的方法,对于集输系统而言,主要投加在油井环空、计量站、管汇间、注水井口。
油田用缓蚀剂按形成膜的种类可分为:钝化膜型(铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等)、沉淀膜型(聚磷酸盐、硅酸盐、苯骈三氮唑等)及吸附膜型(有机胺、硫醇类、木质素类、葡萄糖酸盐类等),现油田主要使用聚磷酸盐及有机胺类(吸附膜型)缓蚀剂。
2 常用的防腐方法及其特点
2.1 定期更换普通碳钢管材
井下的腐蚀环境造成的油管腐蚀可能使油气井的寿命大大低于设计寿命。
CO2溶于水生成酸性较弱,但腐蚀性强的碳酸(H2CO3),对铁基体的腐蚀十分严重。
二氧化碳和硫化氢引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀,使得管道和设备发生早期腐蚀失效。
因此使用普通碳钢管材,首先要根据井下的腐蚀环境,应用腐蚀预测模型,对管材的失效期限进行合理预测,然后必须在其寿命期限内更换油管管柱。
2.2 使用耐蚀合金管材
目前在油气田应用的抗二氧化碳腐蚀钢材,多数都含有Cr。
通常使用的抗二氧化碳腐蚀钢材有1Cr,9Cr,13Cr等耐蚀合金钢,其中13Cr马氏体不锈钢的使用量最大。
从全球范围来看,由于油田开发难度增大,使总投资增加,投资者不愿因油井管发生故障使价值上千万的油井报废,因此多采用保险系数大的高级油井管。
高性能的非API油井管在俄罗斯、美国、英国、挪威及中东、南美等国家和地区使用相当普遍。
如中东一些油田的井压高,每口井日单产高达上千吨,这些油田使用的是价格昂贵的不锈钢油井管。
2.3 注入缓蚀剂
将少量物质加入腐蚀环境中,借助该物质在金属表面上发生的物理、化学作用,降低金属材料溶解速度的方法称为缓蚀剂防腐,所加物质即缓蚀剂。
缓蚀剂一般为长链化合物,如一些含氮化合物,有机磷酸盐等。
常用的缓蚀剂有重铬酸盐、磷酸盐、有机胺类等。
针对腐蚀油气井介质的不同,缓蚀剂种类大致可分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂、分散型缓蚀剂及气相缓蚀剂。
在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂,就能和金属表面发生物理与化学作用,从而显著降低金属的腐蚀。
注入缓蚀剂进行防腐,不需要改变金属构件的性质,因而具有经济,适应性强,效率高等优点。
对于油管内表面腐蚀,可在不更换现有管材的情况下使用专用缓蚀剂来控制腐蚀。
通常选用油溶性水分分散的表面活性剂类,如磷酸酯与烷基胺的反应产物,咪唑啉,多胺类及咪唑啉与硫脲的复配物等。
缓蚀剂的防腐效果主要与井况(如温度、压力)、缓蚀剂类型、注入周期、注入量有关,如果使用得当,缓蚀效率将在85%以上。
2.4 使用涂镀层油管
通过相应的工艺处理,在金属表面形成抑制腐蚀的覆盖层,可直接将金属与腐蚀介质分离开来。
主要为金属涂层和非金属涂层两大类,大多数金属涂层采用电镀或热镀的方法实现,非金属涂层大多是隔离性涂层。
目前针对油管防腐所采用的涂镀层技术主要有金属涂层,有机材料涂层,化学镀层等。
2.4.1 金属涂层
根据电化学防护原理,只有当金属涂层的电极电位比油管基体的电极电位负时,才能起到阴极保护作用,即牺牲阳极(涂层),保护阴极(油管)。
当油井的油管处于电介质中,将产生电化学腐蚀,即油管中的杂质成为阴极,铁为阳极。
铁释放电子,以水化离子(nH2O)的形式溶解于水中,因而铁很快被腐蚀。
如果钢铁表面覆盖有锌、铝等合金涂层,则情况就发生了变化。
因锌、铝合金涂层相对钢铁电位更负,在构成腐蚀电池时成为阳极,钢铁为阴极,这样阳极区(锌、铝合金)释放电子而溶解于水,产生腐蚀。
阴极区(油、套管的基体)则在表面吸收电子与氧发生还原反应,受到保护。
2.4.2 有机材料涂层
对于油管的内腐蚀,可在其内表面涂覆有机材料防腐层。
常用的涂料有:环氧型,改性环氧型,酚醛环氧型树脂或尼龙等。
要求涂层厚薄均匀,且整个涂覆表面100%无针孔。
目前,油管防腐涂料大多数为环氧粉末。
环氧粉末防腐主要有以下特点:熔融性好,针孔少,涂膜光滑;施工容易,可用静电喷涂、流化床浸涂等;管壁不易结垢,同时还降低了注水能耗。
2.4.3 化学镀层
化学镀层有结合力强,硬度高,耐磨性能好,耐蚀性能优良等优点,在油管防腐中有一定的应用。
3 各种防腐技术的比较
油气田井下管材的腐蚀和结垢是世界石油工业中的一种常见的腐蚀类型,也是困扰我国油气工业发展的一个极为突出的问题。
采用经济高效的防腐技术是油田和油管生产厂家,一个急需解决的重要课题,为此本文对各种防腐方法作了比较。
使用普通碳钢油管的成本较低,生产初期基本不增加附加防腐费用,但需频繁更换油管,对油气井生产影响很大,且压井作业对储层伤害较大。
另外,如何正确的预测普通碳钢油管的使用寿命,也是这种防护方法的面临的重大难题。
使用抗腐蚀合金管材的防腐效果好,在其有效期内,无须其它配套措施,对油气井生产作业无影响,且工艺最简单,但合金钢管材的价格较高,一般为普通碳钢的几倍,因此初期投资较大,不太适合我国的中低产油田。
注入缓蚀剂进行防护,主要存在以下几个主要问题:
(1)缓蚀剂的有效浓度较低,有效保护期短;
(2)初期投入较少,但累计投资成本高;
(3)适应性差.由于实际腐蚀环境的复杂,在一个油田适用的防腐药剂,在另一个油田就未必具有良好的防护效果;
(4)投加缓蚀剂需要的加药装置过多,管理难度大,不利于安全生产使用普通碳钢管材,对其进行涂覆层保护,防腐效果好,对油气井生产影响相对较小,工艺较简单,而且成本一般不会很高。
但容易出现点蚀,如果出现漏镀现象,则会发生更为严重的局部腐蚀。
通过上述对各种防腐方法的比较,对普通碳钢进行涂覆层保护具有防护效果好,经济性强,工艺简单,适应性强的优点,如果能改善其工艺,并解决其漏镀等问题,这种防护方法有望在石油天然气工业中广泛应用。
4 总结
(1)通过对井下油管腐蚀现状的调查分析,可以看出CO2、H2S、溶解氧是主要的腐蚀因素,Cl-对腐蚀的发生具有强烈的催化作用,而原油或天然气中的水是腐蚀剂的载体,温度、pH值为腐蚀提供有利环境,受这些因素及其交互作用的影响,腐蚀已成为影响油气田安全生产和阻碍经济效益进一步提高的重大不利因素。
(2)为做好油井防腐蚀工作,定期或在线监测油管腐蚀与防护的参数,如CO2、H2S和水的含量,以利于现场指导缓蚀剂的加注、清管及修复等作业。
(3)以上分析表明,针对油气田井下的腐蚀环境中油管存在着严重的腐蚀问题,在实际生产过程中采用的各种防腐蚀方法,都有其优点和不足之处,应根据我国的油气田的现状,应选择防腐蚀效果好,经济性强,适应面广的防腐蚀技术。
参考文献:
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[2]万里平,孟英峰等编著.西部油田油管腐蚀结垢机理研究.中国腐蚀与防护学报,2007,16(07).
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