油井管的腐蚀因素及防腐技术

钻井过程中的腐蚀介质主要来自大气、钻井液和地层产出物，通常是几种组分同时存在。油井管（油管、套管、钻杆等）所处的恶劣环境主要表现为：氧气、高温和高压、高氯离子含量、高矿化度、高含水率、高含硫二氧化碳和硫化氢、SRB 微生物、高冲蚀、拉、扭、摆等应力腐蚀。常见的腐蚀类型有：应力腐蚀、腐蚀疲劳、硫化物应力开裂、坑点腐蚀、冲蚀等。

1 钻井液 

根据不同的钻井目的和地质条件，选用不同类型的钻井液体系，它们对金属材料的腐蚀程度亦不同。钻井液的 PH 值越小，所处的环境温度越高，油井管所受的腐蚀性越强。因此，从防腐的需要出发，钻井液的 PH 值常控制在 PH 值 10 以上，呈强碱性。钻井液中的固相颗粒（如重晶石等）对钻杆腐蚀影响较大，固相颗粒含量越高，对金属表面的腐蚀越大。钻井过程中，由于钻井液循环系统是非密闭的，大量的氧气在循环过程中混入钻井液中，直至饱和状态。钻井液中的溶解氧是油井管腐蚀的主要原因之一。

2 采出水 

在注水开采的初期，采出液中的含水很少，常需注入清水。把经联合站脱水和污水处理后的水重新注入地层后，水中腐蚀介质增多，对油井管的腐蚀性逐渐加重。与此同时，为达到增产的目的，常采用向油井中增注大量盐酸或土酸（盐酸和氢氟酸的混合液）的酸化工艺，使酸液腐蚀井下油岩层，致使岩层裂缝扩展，原油流淌通畅的目的。其中，尤其是土酸中的氢氟酸对金属有极强的腐蚀性。

3 硫化氢 

硫化氢对油井管具有强烈的腐蚀性。油井管所接触的硫化氢可来自含硫化氢地层流体；钻井液中含硫添加剂（如磺化酚醛树脂等）的分解；含硫的接头丝扣润滑剂发生化学反应产生的硫化氢；细菌与钻井液中硫酸盐反应的产物等。硫化氢腐蚀表现的形式有电化学腐蚀、氢诱发裂纹（HIC）、氢鼓包（HB）以及硫化物应力开裂（SSC）。 

4 二氧化碳 

CO2 可以溶解在水中生成硫酸，引起电化学腐蚀。碳酸与铁反应生成碳酸铁，管材成片状脱落。这种腐蚀特征是金属表面没有腐蚀产物时，腐蚀速度很快。PH 值降低、温度升高、压力增加时，CO2腐蚀就更严重。

5 溶解盐类 

油田水中含有相当数量的溶解盐，其中包括 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CL-、SO42-、CO32-、 HCO3-等，总矿物度从每升几千毫克至十几万毫克。其中，Cl-具有很强的穿透力，能够渗透保护膜层，加速腐蚀的进行。 

6 细菌腐蚀 

在绝大多数注水开发的油田集输系统中，均存在硫酸盐还原菌（SRB）,并具有适宜SRB 生长的温度和有机营养源。因此，SRB 大量繁殖，系统内 H2S 含量增加，腐蚀形态往往是腐蚀瘤和蜂窝状腐蚀。SRB 菌体聚集体和腐蚀产物 FeS、Fe(OH)2 还可能造成管道和地层堵塞，直接影响原油产量。SRB 的生长一般在 PH 值 5.5～9.0 之间。油田采取的防腐措施一般为：（1）使用灭菌剂；（2）保持油井注水及钻井液的 PH 值在 9.5 以上。 

7 温度 

在我国油田深井开采中，油井管（油管、套管、钻杆等）所处的环境温度可从地面温度-40℃（如东北、新疆等地油田）至油井深处高达 150℃的高温。基材表面经常处于高低温交替，产生的热、冷应力较大，内涂层容易发生龟裂或剥离。因此，油井管的内涂层应能在以上温度范围内仍保持良好的物理机械性能和耐蚀性能。 

8 腐蚀疲劳和磨损腐蚀 

油井管（油管、套管、钻杆等）在使用过程中要经常受到拉、扭、弯等交变应力的作用，易造成腐蚀疲劳。同时，还要受到井壁的摩擦，泥浆、钻井液、注水等流体的冲刷而形成的空泡腐蚀和磨损腐蚀。这种动态下的介质对金属材料的腐蚀要比静态下的腐蚀严重得多。 

油井管内涂层的技术要求 

采用内涂层重防腐蚀技术，使具有腐蚀性的介质不与油井管的金属表面接触，从而达到提高油井管使用寿命的目的。这种内涂层须适应各种交变应力及腐蚀介质的共同作用，具有优良的耐水、耐油、耐酸、耐碱、耐盐、耐污水、耐微生物和优异的耐磨、抗拉、抗弯等物理机械性能，并与工程寿命相一致，施工简便，质量易于保证，维护方便，经济性好。其技术要求如下： 

（1）涂层要有良好的耐蚀性。涂料所形成的涂层在高温下接触污水、酸、碱、盐、油、细菌等腐蚀介质时，应比较稳定，不能被腐蚀介质溶解、溶胀或分解，也不能与介质起化学反应生成新的有害物质。

（2）涂层要有良好的防渗性。涂层在接触渗透性较大的液体时，能较好地阻止液体的渗透，防止对换热器的腐蚀。

（3）涂层要有较好的附着力和柔韧性。当被防护的换热器各种外力形变时，涂层能保持良好的粘结能力和韧性。

（4）耐磨损性好；以防止介质对涂层的冲蚀和磨损；应有足够的强度，有一定的抗冲击强度，以防止外力碰撞造成损伤。

（5）固化时收缩率小，热膨胀系数小；

（6）具有高度的热物理和热化学稳定性，长期耐 250℃以上；

（7）涂层与钢材有良好的粘结性，本体结构强度较高；

（8）耐温度急变(-40℃～220℃)性好；

（9）显著的防垢效果。涂层表面应平整、光洁、坚硬，摩擦系数小，水垢、污垢难以附着。

（10）拥有良好的热传导性，总体上提高换热效果。

（11）安全的涂装功能，良好的施工工艺性，修复性好。要求涂料固体份含量高，环保性好；适于喷涂、刷涂、浸涂、罐涂、拖涂等多种涂装方式；维护维修方便。