抽油機光桿防腐裝置的設(shè)計應(yīng)用

張良武　張良文　樊雪琴　鮑海燕

摘 要：崔莊油田目前進入高含水采油期，油井光桿與腐蝕性液體接觸，光桿表面出現(xiàn)麻點或小溝、槽，破壞了光桿表面的光潔度，導(dǎo)致抽油機井光桿盤根損壞，從而出現(xiàn)油井井口有油水滲漏，污染了油區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境，為了解決光桿腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象，保證油井清潔生產(chǎn)，降低油井生產(chǎn)成本，減少職工工作量，急需提出并采取相應(yīng)的措施，減緩光桿被腐蝕的速度。目前國內(nèi)防腐的方法很多，主要手段都是從阻隔碳鋼與腐蝕性介質(zhì)和氧氣直接接觸方面入手的，該裝置也是從這個思路入手制作的一種簡易的裝置。

關(guān)鍵詞：光桿 腐蝕 清潔生產(chǎn) 防腐裝置

中圖分類號：TE933 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0113-02

1 問題提出

隨著二次采油開采的不斷深入，大多油井進入高含水期，抽油機井不同程度地出現(xiàn)了光桿的銹蝕和腐蝕問題，造成盤根加不住、盤根密封不嚴(yán)、井口盤根滲漏、加快了膠皮盤根磨損的速度等一系列問題，影響了油井正常的清潔生產(chǎn)。為了確保油區(qū)生產(chǎn)不污染周邊環(huán)境以及不增加工人的工作量，因此急需深入探討光桿腐蝕機理，提出并采取相應(yīng)有效的防治和減緩腐蝕速度的措施。

2 抽油機光桿腐蝕的基本調(diào)查

（1）崔莊油田目前采油井48口，有42口采油井光桿出現(xiàn)不同程度的光桿腐蝕現(xiàn)象，占所調(diào)查數(shù)的87.5%。光桿腐蝕表現(xiàn)為表面發(fā)黑、在光桿外露段出現(xiàn)大量的麻點或小溝。油井井口經(jīng)常滲漏大量油污及污水，嚴(yán)重影響到井口衛(wèi)生和美觀。

（2）光桿腐蝕的表現(xiàn)形態(tài)。光桿腐蝕嚴(yán)重的部位大多在井口盤根盒以上20～1 500 cm之間，這段距離的光桿在油井正常時與外界空氣接觸時間較長，腐蝕性液體有充分的時間和空氣中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。現(xiàn)場觀察到光桿腐蝕主要為點蝕和機械作用所形成的麻點或小溝、槽等。點蝕多數(shù)情況下為小孔，表面直徑等于或小于它的深度，只有幾十微米，分散或密集分布在金屬表面，孔口多數(shù)被腐蝕產(chǎn)物覆蓋，少數(shù)是開放式。點蝕的特點是失重小且需要一段較長的誘導(dǎo)期，可以從幾個月到幾年。同時，在機械磨損作用下，加速了金屬表面的自鈍化膜和氧化膜的局部破損，裸露出金屬表面則鈍化為陰極，金屬表面為陽極，形成了局部點蝕。因此，當(dāng)電化學(xué)腐蝕和機械磨損同時存在時，二者相互促進，加速了金屬的腐蝕。

3 腐蝕的原因和機理

3.1 電化學(xué)腐蝕

在有氧的條件下，聚合物溶液和氯離子的共同作用造成金屬的電化學(xué)腐蝕。聚合物是水溶性高分子物質(zhì)，屬于黏彈性體，它在水中溶解成大量的親水性基團，這些帶有孤對電子的極性基團很容易與金屬吸附，使得含有活性的陰離子的腐蝕介質(zhì)在金屬表面附著，此時在有氧條件下發(fā)生電化學(xué)腐蝕，溶液中含聚合物濃度越高，腐蝕極易發(fā)生。

在含氯離子的水溶液中，陰極是吸氧反應(yīng)，孔內(nèi)金屬離子不斷增加，在蝕孔電池的電場作用下，蝕孔外陰離子不斷向孔內(nèi)遷移、富集，孔內(nèi)氯離子濃度升高，同時孔內(nèi)金屬離子濃度升高并發(fā)生水解。

水解產(chǎn)生的氯離子和孔內(nèi)的氯離子又促使孔側(cè)壁的鐵繼續(xù)溶解。隨著小孔面積的增大，腐蝕電流也隨著降低，孔內(nèi)的鐵離子濃度和相應(yīng)的氯離子和氫離子濃度也要降低，使蝕孔的自催化過程減緩或停止。

3.2 細(xì)菌腐蝕

聚合物是微生物的營養(yǎng)基，聚合物的存在有利于細(xì)菌的大量繁殖，而其中腐生菌、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌等都會對金屬造成一定的腐蝕。

4 目前光桿的防腐工藝

目前控制腐蝕的方法主要有改變環(huán)境成分、添加緩蝕劑和電化學(xué)保護、保護性鍍層等，其主要手段都是從阻隔碳鋼與腐蝕性介質(zhì)和氧氣直接接觸方面入手的。目前使用電鍍防腐光桿的方法較多，現(xiàn)場使用效果也不錯，但現(xiàn)場更換光桿成本較高，且工作量較大。

5 光桿防腐裝置的設(shè)計

此裝置的設(shè)計主要是利用現(xiàn)有光桿（無論是普通鋼制光桿還是有防腐鍍層光桿），在聚脂合物和氯離子下的電化學(xué)腐蝕有一個必要條件是有氧狀態(tài)，設(shè)計主要考慮如何阻隔聚合物和氯離子電化學(xué)腐蝕需要的氧氣，通過光桿表面充分刮抹潤滑脂后形成油基保護膜切斷具有腐蝕性介質(zhì)與氧氣接觸從而實現(xiàn)光桿的防腐。

裝置示意圖如圖1所示。

該裝置工作原理是利用井口盤根壓蓋作為固定點，利用裝置對夾時下面腔體部分夾持在壓蓋上，上部腔體在裝置固定在光桿上后，通過油嘴注入潤滑脂，當(dāng)光桿上下運動時，上部腔體中的潤滑脂對光桿表面潤滑，通過O型圈刮除光桿上多余的油脂，使光桿表面形成油膜，阻隔空氣，切斷電化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)腔體潤滑脂減少時可通過上部螺桿帶動壓板擠壓油脂包裹光桿，用完時可通過油嘴再次加油。

6 使用效果

裝置在崔4-6井試驗，該井投產(chǎn)后由于原油含水高，原油含水達(dá)95%以上3個月不到光桿就開始出現(xiàn)點蝕、溝、槽等，井口盤根漏失嚴(yán)重，井口臟，井口設(shè)備因為地層水的影響也銹蝕嚴(yán)重，同時更換盤根的次數(shù)頻繁，增加了工作量，影響到油區(qū)的清潔生產(chǎn)。在通過加裝光桿防腐裝置后，光桿腐蝕速度明顯下降，光桿冷腐蝕得到有效控制，盤根漏失也得到了解決，使用效果明顯。在效益上，減少了更換光桿需要的成本投入，還能在一定程度上降低盤根對光桿產(chǎn)生的摩擦阻力。如果在光桿投運初期使用該裝置，對油井光桿外部實施油膜保護，效果將更為理想。

參考文獻

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