開發(fā)晚期的注水開發(fā)油田，因注入水富含硫酸鹽還原菌和微生物，地層含水上升和高礦化度等因素，使油井設備的腐蝕日益嚴重，造成有桿泵和電泵井等油井設備損壞，嚴重影響油井的正常生產(chǎn)，降低原油產(chǎn)量和釆油企業(yè)的經(jīng)濟效益。本文分析和論述了油井設備腐蝕的原因，以及目前正在試驗和采用的井下鎂一鋅防腐金屬、擴散鍍鋅油管和抽油桿、電泵電機防腐涂層、四芯電纜井下設備陰極保護等井下設備防腐措施。

油井設備腐蝕的原因

通過長期的室內研究和礦場實驗，油井的地面和井下設備腐蝕是由地層水的腐蝕性及其微生物造成的。這時雖然鐵細菌自身不會腐蝕金屬，但在其沉積層下，會形成不同電位的區(qū)域和大量的硫酸鹽還原菌菌落等對腐蝕過程有重大影響的條件。硫酸鹽還原菌的金屬腐蝕的固有特征：在金屬表面出現(xiàn)黑色包皮和由硫化物、碳酸鹽、氫氧化鐵和硫酸鹽還原菌組成的松散的瘤狀物凸起，在這類沉積層下金屬的點蝕發(fā)展很快,短短的幾個月就會使金屬管線穿孔。這時金屬的性質，化學成分及其表面結構和狀態(tài)、地層水的成分和濃度、微生物的種類、擴散條件和溫度等，都對腐蝕過程有重大影響，這一過程是相當復雜的。

油井設備防腐措施與分析

為了防止和減緩油井設備的腐蝕破壞，延長其免修期，目前正在試驗并已成功釆用了井下鎂一鋅防腐保護金屬、擴散鍍鋅油管和抽油桿、潛油電機防腐涂層和四芯電纜井下設備陰極保護等防止金屬設備腐蝕的措施。

井下鎂-鋅防腐保護金屬

釆用鎂-鋅保護金屬，可防止金屬管線和電纜的土壤腐蝕。在其中添加鋅是為了消除銅和鐐等雜質的不利影響，提高防腐緩蝕效果，并可使保護金屬比被保護金屬有更高的電位，形成一個正極為鎂-鋅保護金屬，而負極為油管線和泵殼體等被保護金屬的電偶，使腐蝕由油管和泵殼體等被保護金屬轉移到鎂一鋅腐蝕保護金屬上，減緩它們的腐蝕。俄羅斯烏發(fā)石油管理局已在14口嚴重腐蝕的電泵井上，將質量為8kg的鎂-鋅保護金屬接在電泵裝置的下部下人油井，以保護電泵和潛油電機等油井設備。其結果表明，已大幅度地減緩了油井設備的腐蝕，但保護金屬的消耗太快，其有效期太短，僅有1394需進一步改進其結構。

擴散鍍鋅油管和抽油桿

油管和抽油桿的使用可靠性和使用壽命，主要是由其螺紋連接決定的。在腐蝕性嚴重的油井中，必須釆取有效的措施保護其本體和接頭與接箍。為此，已廣泛釆用電鍍、噴鍍和熔融等方法對油管和抽油桿表面進行鍍鋅，但緩蝕效果均不十分理想。為了提高油管和抽油桿的緩蝕效果，俄羅斯研制成功了一種油管和抽油桿擴散鍍鋅新工藝。其工藝過程是將油管和抽油桿表面進行除油、酸洗、鈍化和烘干后，再將其放入充滿鋅粉和惰性稀釋劑的加熱爐中，進行擴散鍍鋅。對該擴散鍍鋅層的表面性質進行的研究表明，它是由堅硬的鐵鋅一相組成的均勻結構，具有優(yōu)良的抗腐蝕性能和其他性能，且是柔韌的和高硬度的，在復雜的油氣開釆條件下具有較高的抗腐蝕性和耐磨性；其次，具有塑性和保護涂層功能的鍍層，可起到固態(tài)潤滑脂的作用，降低井下摩擦。因此，采用該種擴散鍍鋅層，可在含砂、石膏、黏土和其它固相的含水油井的腐蝕和磨蝕介質中，長期有效地保護油管和抽油桿的螺紋連接，大幅度提高其使用壽命。對擴散鍍鋅油管和抽油桿在嚴重腐蝕的油井中進行的礦場試驗結果表明，擴散鍍鋅油管和抽油桿表面的鐵一鋅相組成的均勻的擴散鍍鋅層，可在腐蝕嚴重的油井中有效保護油管和抽油桿的本體和螺紋連接端，不被腐蝕和磨蝕破壞，延長其使用壽命。在腐蝕嚴重的井下，使用壽命分別比光油管和抽油桿延長3?5倍和2?3倍。

潛油電機防腐涂層

為了防止電泵的潛油電機腐蝕，對各種防腐涂層進行了實驗。將通過涂底漆、油漆和纏繞玻璃絲布等工序的帶防腐涂層的潛油電機下入高腐蝕性油井，油井連續(xù)生產(chǎn)了182d未發(fā)現(xiàn)腐蝕。但因涂層的涂敷質量還有待提高，以及潛油電機在下井過程中會損壞涂層，而未能推廣應用。今后應對涂層材料和涂敷工藝進行深入研究和改進，提高其防腐可靠性和井下使用壽命。

四芯電纜井下設備陰極保護

為保護油井設備，采用陰極保護來防止井下設備腐蝕。但將油套管與陰極保護站接通后，仍發(fā)現(xiàn)潛油電機保護器腐蝕，證明用它保護油井設備無效。為了證實和提高陰極保護站的防腐效果，在陰極保護站釆用四芯電纜分別對4種接線方案：將陰極保護站斷開；將陰極保護站與套管相連；將其與電泵殼體相連；將其同套管和電泵殼體相連。進行了試驗，通過測定井下設備與比較電極之間的電位差，優(yōu)選其連接方式和提高防腐效果。測試表明，在陰極保護站與井下設備斷開的第1種方案中，電泵為陽極，將其下入油井后立即就發(fā)生電化學腐蝕，并且腐蝕的速度與油井的開井時間無關；在第2和第3種方案中，其保護電流不是太小，就是不能到達井口，均不能有效地保護所有油井設備；對釆用第4鐘方案的電位差進行了測試，在由井口到1765m的泵掛處的所有油井設備均處于30A的理想保護電位。由此可見，用四芯電纜的兩根正電位電纜同時連接套管柱和泵殼體，就可均衡由套管柱到泵掛處的保護電位，有效地保護套管柱和泵殼體不被腐蝕。

結論與建議

① 釆用鎂-鋅保護金屬，可以保護油井設備，但存在保護過程不可控和有效期過短等缺陷；采用擴散鍍鋅油管和抽油桿，可使油管和抽油桿在腐蝕嚴重油井中的使用壽命，分別比光油管和抽油桿延長3?5倍和2?3倍；釆用防腐涂層可以防止?jié)撚碗姍C腐蝕，但其有效期短，技術要求高和下井時易損壞而不能推廣；釆用四芯電纜將陰極保護站同時與套管柱和泵殼體相連，可直接在套管柱和泵殼體上建立保護電位，同時也易于控制保護過程和優(yōu)選保護電流，從而可有效地保護油井設備，大幅度延長腐蝕嚴重油井的無故障免修期。另外，無需投入大量的資金和工作量，易于在礦場廣泛推廣應用，提高腐蝕油井采油的經(jīng)濟效益。

② 建議國內有關油田和科研單位借鑒和釆用這類油井設備防腐方法，對其進行不斷的試驗和改進，使其更加完善，以提高國內油井的防腐效果。