靖边油田油井腐蚀机理与防腐技术.研究

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1、第一章绪论1．1课题来源与背景腐蚀是金属设备最常见的一种现象。据统计，全世界每年由于腐蚀而报废的金属管道、设备和材料，相当于金属年产量的1／3。我国每年因腐蚀造成的经济损失高达2800亿元，比每年风灾、水灾、地震、火灾等自然灾害的总和还要多n1。勘探、钻井、采油、储运等一系列油田开发的重要过程中，其所使用的设备几乎均离不开金属，它们或轻或重地受到不同程度的腐蚀。油井的腐蚀原因和类型很多，主要是溶解在原油和其伴生物水中的氧化物、盐类、氧气、二氧化碳、硫化物等气体。同时，油田水中生存的各类细菌如硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌等微生物也会对金属产生严重腐蚀；另一类腐蚀主要是来自原油伴生气中含有

2、的腐蚀性成分，如硫化氢、二氧化碳等；此外，不同钢材对同一介质的耐蚀性是有很大区别的．由于各地区各油层原油和伴生物的的性质变化很大，造成腐蚀的因素因而也就相差甚远，搞清楚靖边油田油井腐蚀的特点并制定相应的防腐措施是十分必要的。靖边油田从1992年开发至2007年底，目前该油田综合含水率为8005，部分油区含水率高达87％以上。在生产过程中，因套管穿孔造成油井水淹、管杆断脱、卡泵断液现象频频发生。经分析，除少量是由泥岩吸水蠕变、岩层滑动和出砂偏磨等因素造成套管油管变形破损和卡泵断液外，大多数情况下是由于腐蚀因素造成的。经过对靖边油田油井腐蚀现状调查发现，每年因腐蚀造成的经济损失为3870万

3、元。按照鄂尔多斯盆地地层层序的划分标准，靖边油田腐蚀集中发生在以洛河组、延安组和延长组的长2和长6的地层水体中，它们的水型分别是Na2S04型、NaHCCh型、CaCh型、CaCl2型；矿化度分别是0．79／L、16．59／L、23．29／L、50．Sg／L,腐蚀速率分别是0．122mm／a、0．25mm／a、0．036mm／a、0．3lmm／a。单纯从水型上看：它们的性质差别较大，其中，除长2油层产出水符合腐蚀指标要求(小于0．076mrn／a)外，其余均不符合油田产出水腐蚀指标要求。产出水的腐蚀类型有细菌腐蚀、硫化氢腐蚀和矿物质腐蚀，并呈现出全面腐蚀中伴随局部腐蚀的形式，而原油和伴

4、生气对油井设备的腐蚀不很明显。在硫酸盐还原菌腐蚀和硫化氢腐蚀同时发生的情况下，哪一类腐蚀占有支配地位，是该地区油井防腐需要解决的第一个难题，为此，先要找出腐蚀原因和搞清腐蚀机理。在搞清腐蚀机理后，如何有效制定一个既经济有合理的防腐措施，则是需要克服的另一个难题。1．2研究的目的和意义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，它加剧了设备及管西安石油大学硕士学位论文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

5、的已影响正常的石油生产。据统计，在我国的管道事故中，因腐蚀造成的破坏约占30％。1987年有关资料表明，东部几个油田的容器腐蚀报废率为4．93％，容器平均穿孔率0．14次／(台·年)，管线因腐蚀穿孔达2万次／年，更换管线数量达400千米／年。1993年仅中原油田金属设备的腐蚀速率高达1．5-3．0m／a，一年内油田地面生产系统腐蚀穿孔达8345次。我国石化工业1989年因腐蚀造成的经济损失约20亿元。因此可以看出，腐蚀问题关系到石油工业的生产和发展。因此，重视腐蚀的问题，防止或减缓腐蚀的危害，加强石油工业的防腐工作，提高防腐蚀技术水平和管理水平不仅有明显的经济效益，也有重大的社会效益，

6、对石油工业的发展至关重要。本课题的目的是对靖边油田各类水体腐蚀机理进行探究，从而有针对性地设计出一个有效的防腐技术方案。课题的研究意义在于，防腐技术得到应用后，将会大大降低油井和注水井的修井率，既降低了生产成本，又提高了采油速度和采收率。它不但对鄂尔多斯盆地陕北油田防腐技术的应用具有直接的指导作用，而且会对其他油田油井防腐技术研究具有重要的参考价值。1．3油井防腐技术研究现状1．3．1国外研究现状腐蚀与防护科学是20世纪30年代发展起来的一门综合性技术科学，油井防腐应该从腐蚀机理研究出发，才能取得良好的效果。氢去极化过程和氧去极化过程是常见的二类腐蚀机理。由于环境介质、材料结构、温度、

7、压强、pH值等多个影响因素，腐蚀的类型和形态也复杂多变，比如：把硫化氢腐蚀形态分为硫化氢应力腐蚀开裂、氢诱发裂纹、硫酸盐还原菌腐蚀，每一种腐蚀又有不同的形态和机理。因而对某一具体腐蚀进行腐蚀机理研究是目前油井防腐研究的发展趋势。井下设备多为钢材，由于井壁的复杂性和注水泥工艺及施工的差异性，总是要有水泥覆盖疏松的管段和无水泥的层段，通常只在油井外套管部分注水泥的做法往往导致在到无覆盖层的较短的过渡区域里形成电池：套管的内部也同时受到介质的侵蚀。所