油井管常见的腐蚀原因及防护方法

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1、油井管常见的腐蚀原因及防护方法李哲锋大庆石油管理局供水公司163451王佩红大庆石油管理局基建管理中心163453摘要：本文介绍了油井管常见的溶解的C02、H2S、C1-、SRB(硫酸盐还原菌)、02对油井管的腐蚀原因和机理，同时介绍了目前防止油管腐蚀采用的定期更换普通碳钢管材、使用耐蚀合金管材、添加缓蚀剂、使用金属镀层和使用有机涂层等常用方法。关键词：油井管腐蚀涂层．1引言随着石油的开采，我国许多油田已进入中、高含水开发期，随着含水率的不断上升，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。由于原油中含有大量腐蚀性物质存在，如C02、

2、H2S、C1。、少量溶解氧和硫酸盐还原菌等，受这些因素及其交互作用的影响，油管必然遭受严重的腐蚀，油井安全生产受到严重的威胁。油井管由专用螺纹连接成数千米长的管柱，包括钻柱、套管柱、油管柱。钻柱由方钻杆、钻杆、钻铤、转换接头等组成，是钻井的重要工具和手段。套管柱下入钻成井眼，用于防止地层流体流动及地层挤毁。油管柱下入生产套管柱内，构成井下油气层与地面的通道，控制原油和天然气的流动，套管柱、油管柱在油井中的位置如图1所示。(a)正常压力井(b)异常压力井图1套管柱、油管柱在油井中的位置石油管在石油工业中占有很重要的地位，其用量大、费用高，因此，节约开支、降低成本的155潜力巨大。油井管的消耗量可

3、按钻井进尺量推算，根据我国具体情况，大体上每钻进1m需要油井管62Kg，其中套管48Kg、油管10Kg、钻杆3Kg、钻铤lKg。近年来，我国每年消耗油管约90万吨，耗资达75亿元人民币。油管失效的70％和腐蚀有关，根据中国腐蚀与防护学会、中国石油学会、中国化工学会发布的资料，在石油与石化行业，腐蚀所造成的损失占行业总产值的6％。如果防腐蚀技术得到充分应用，腐蚀损失的30％一40％可以挽回，同时可以降低安全事故的发生，可见加强油管的腐蚀与防护技术研究，可以为石油工业带来巨大的经济效益和社会效益。2油管的腐蚀原因油管的腐蚀主要是因为原油中溶解的C02、H2S、C1一、SRB(硫酸盐还原菌)、oz等

4、腐蚀性物质引起的，这些腐蚀物质在油井工作时与油管接触对油管的腐蚀各不相同，主要如下：1)溶解的C02腐蚀机理为：C02+H20=H2C03H2C03=H++HC031HC03--}r+C03}阳极反应为：Fe=Fe2++2e阴极反应为：21f+2e=H：t总反应为：C02+H20+Fe=FeC03+H2fCOz溶于水中生成碳酸，引起水的pH值降低而使钢材腐蚀性增大。碳酸与钢材接触反应生成的碳酸铁就是腐蚀产物。一般来说，C0。在水中的溶解度是大气中C02分压的函数。分压愈大，溶解度愈大，因此腐蚀速度随C02分压的增大而加快。在含有碳酸氢根的注入水系统中，能引起腐蚀的C02量是pH值的函数。反应式

5、为COz+也O：H。CO。=}r+HC吁，当pH值降低即矿数量增加时，使腐蚀趋势增强。C02的腐蚀速度是随温度的升高而增加的，C0。在无水的环境中是不会发生腐蚀的，而在有水的环境中，C02极易溶于水形成碳酸，降低了pH值，增加酸度，使油管发生腐蚀，腐蚀产物为FeC0。，当温度低于60℃时，FeC0s膜结合力和保护力差，钢材表面为均匀腐蚀，在60～110"C之间，腐蚀速率高，腐蚀产物为粗晶的FeC0s，这种产物厚而松，以局部腐蚀为主，将产生严重的坑蚀，点腐蚀和溃疡状腐蚀。当温度超过150℃时由于形成致密的FeCOs保护膜而抗蚀。2)溶解的H。S硫化氢溶于水后成为氢硫酸，通常引起局部腐蚀，尤其是点

6、腐蚀。主要是铁与硫化氢反应生成硫化亚铁，其反应式为腐蚀机理为：H2S=H++HS—HS一=盯+S2。阳极反应：Fe=Fe2++2e156阴极反应：21f+2e=Hzf总反应为：xFe+yH2S=Fe，S，+y}12f硫化亚铁就是腐蚀产物，特别是当H2S和C02共存时，比单一的也S及C02气体腐蚀性更强。井下涂料油管浸泡于井液中，会和H¨S和C0：接触使腐蚀性更加增强。地S引起腐蚀的另一个原因是，阴极上的某些H+会进入钢铁内部，导致低强度钢的HIC(氢致腐蚀开裂)和高强度钢的SSCC(硫化物应力腐蚀开裂)。3)C1一对油管的腐蚀C1l主要使油管发生点蚀，这是由于凝析液、地层水、残酸中的Cli破坏

7、油管壁上的保护膜，导致点蚀核的产生，在被C1一击穿的地方成为阳极，未被击穿的地方成为阴极，由此形成了活化—钝化腐蚀电池。由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，因此，油管壁很快腐蚀成小孔。同时，溶液中的Cl一随着电流的流通，向小孔里面迁移，使小孔被进一步腐蚀加深致穿。C1‘的腐蚀速度随其浓度增大而增大，H2S，C(h的存在起了加速作用，因此，油管内壁的坑蚀及内穿孔，可认为主要是残酸和地层水