石油鉆井機械設(shè)備腐蝕原因及措施研究

李宏毅

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井一公司，遼寧 盤錦 124010）

設(shè)備腐蝕是所有行業(yè)都會出現(xiàn)的問題，由于石油行業(yè)工作的屬性，鉆井機設(shè)備出現(xiàn)腐蝕情況的概率更大，在鉆井機設(shè)備使用過程中，設(shè)備不可避免的會與油質(zhì)、水質(zhì)等可以腐蝕設(shè)備表面金屬的物質(zhì)相接觸，石油鉆井機設(shè)備腐蝕的概率就會大大的增加，在發(fā)生腐蝕的過程中，實際上是這些物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，設(shè)備表面或者內(nèi)部的腐蝕，會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)一定的變形，如果零件被腐蝕，就會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)松動，影響設(shè)備的使用性能，腐蝕嚴(yán)重的更會影響設(shè)備的設(shè)用壽命，同時對石油采收產(chǎn)生一定的影響，影響行業(yè)的發(fā)展，可見在石油行業(yè)中，石油設(shè)備防腐工作非常重要。設(shè)備在發(fā)生腐蝕時，會造成金屬表面的脫落，造成設(shè)備壁逐漸變薄，嚴(yán)重的腐蝕會導(dǎo)致設(shè)備穿孔，影響設(shè)備的正常使用，不同環(huán)境下的設(shè)備腐蝕程度也不相同，需要采用不同的設(shè)備防腐措施，不同的環(huán)境對設(shè)備的影響也不同，針對性解決問題，才能更好地預(yù)防設(shè)備腐蝕，本文針對石油鉆井機可能出現(xiàn)的腐蝕，提出了一些預(yù)防措施。

1 石油鉆井機械設(shè)備腐蝕概述

腐蝕是石油索具機械設(shè)備應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，如果不及時采取措施，腐蝕現(xiàn)象會從局部腐蝕發(fā)展為全面腐蝕。我們的調(diào)查研究表明，石油機械設(shè)備首先腐蝕的部位是與石油資源直接接觸的部位，與空氣接觸部位的腐蝕速度較慢。石油鉆井機械設(shè)備必須根據(jù)腐蝕程度采取不同的處理方法，在機械設(shè)備金屬部件較為集中和局部的位置，施工人員必須進行防腐處理，提高防腐效果。

石油鉆井機械設(shè)備經(jīng)常需要浸沒在泥漿中，鉆井液是鉆井施工中不可缺少的精煉介質(zhì)，又稱鉆井沖洗液。根據(jù)成分成本不同，鉆井液可分為泥漿、無粘土沖洗液、乳化液、清水、泡沫、壓縮空氣等。在局部腐蝕的同時，在外界環(huán)境的影響下，石油鉆井機械設(shè)備的腐蝕速度也隨之增加，局部腐蝕的面積擴大。只有充分了解石油鉆機和設(shè)備的實際腐蝕情況，找到鉆機和設(shè)備腐蝕的位置，才能有針對性地采取防腐措施，確保石油鉆機和設(shè)備安全可靠運行。

2 石油鉆井機械設(shè)備在不同環(huán)境下的腐蝕情況

2.1 沙漠環(huán)境對石油鉆機的影響

石油鉆井設(shè)備在沙漠環(huán)境下受到的影響也比較大，在沙漠環(huán)境下，沙漠的晝夜溫差能夠達到50℃以上，在白天的時候，沙漠的溫度可以高達60℃而夜間的最低溫度可以達到10℃，在這種環(huán)境中，溫度差過大，可以能導(dǎo)致空氣中的水分以及水蒸氣迅速降低并滲透到機械設(shè)備中，并進一步與環(huán)境中的沙塵等物質(zhì)相結(jié)合，發(fā)生一定的反應(yīng)，進一步加快石油鉆井設(shè)備的腐蝕程度，而由于晝夜溫差的變化，石油鉆井設(shè)備的物理性能在溫差的影響下，迅速的發(fā)生變化，也就到了石油鉆井設(shè)備發(fā)生腐蝕性的加快。

2.2 海洋環(huán)境對石油鉆井平臺的影響

由于海上作業(yè)的特殊性，石油鉆井設(shè)備必須長期處于潮濕的環(huán)境中，有的甚至是與海水發(fā)生了直接的接觸，導(dǎo)致海水侵入到是由鉆井設(shè)備中，并發(fā)生了一定的腐蝕。海水中含有大量的氯化鈉，我們常稱其為“鹽分”。海水中除了含有穩(wěn)定化合物的氯化鈉外，還含有大量游離鈉離子，鈉離子與氯化鈉不同，在機械設(shè)備中可以與金屬元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈉離子會在石油鉆井機械設(shè)備中引起嚴(yán)重的腐蝕問題，在機械設(shè)備的金屬表面形成銹蝕氧化層，造成設(shè)備穿刺、破損等問題。此外，海洋中含有較多的酸、堿化合物等活性金屬離子，當(dāng)水生環(huán)境惡化時，進一步加劇石油鉆井機械設(shè)備的腐蝕，縮短設(shè)備壽命，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故。

2.3 陸地環(huán)境對石油鉆機的影響

我國從南到北的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生的變化較為明顯，在很多地質(zhì)環(huán)境中，對于石油鉆井設(shè)備的影響和腐蝕性較小，但是在熔巖地質(zhì)背景下，石油鉆井設(shè)備被腐蝕的可能性通常較高，原因是熔巖地質(zhì)中，含有大量的碳酸鹽，這些化學(xué)物質(zhì)能夠與石油鉆井設(shè)備發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致石油鉆井設(shè)備被腐蝕，陸地環(huán)境中，相對來說對石油鉆井設(shè)備比較友好，但是在面對熔巖地質(zhì)時，需要根據(jù)實際情況的不同，采取不同的預(yù)防措施。

因此，一般來說，腐蝕的成本因地形不同而不同，對機械設(shè)備腐蝕的程度和類型也不同，因此必須采取相應(yīng)的腐蝕防護措施。

3 石油鉆井機械設(shè)備不同部分腐蝕產(chǎn)生的原因

3.1 石油鉆井機械設(shè)備的外腐蝕

石油鉆井設(shè)備在面對不同環(huán)境時，出現(xiàn)的腐蝕情況不相同，例如與一些可腐蝕機械設(shè)備的礦石環(huán)境直接接觸，就容易造成設(shè)備的腐蝕。在化學(xué)層面，機械設(shè)備的機體不可避免地會受到一定程度的腐蝕，在地下環(huán)境中，石油鉆井設(shè)備會與一些地下化學(xué)物質(zhì)發(fā)生接觸，這些物質(zhì)與石油鉆井設(shè)備表面的一些防腐涂層發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致防腐涂層的破壞，導(dǎo)致鉆井機的機體受到腐蝕。在目前的石油鉆井機設(shè)備中，為了更好地預(yù)防腐蝕造成的設(shè)備損害，在防腐工藝上有了長足的進步，但是仍然存在一定的問題，隨著設(shè)備的使用進程，面對化學(xué)物質(zhì)的一次次侵蝕，防腐涂層逐漸被破壞，從而導(dǎo)致機體發(fā)生腐蝕破壞，出現(xiàn)物理性的損壞。

物理層面上，石油鉆井設(shè)備不可避免的需要與各種巖層發(fā)生接觸和碰撞，巖層較為堅硬的位置，對于石油鉆井設(shè)備來說，也是一個重要的影響因素，會造成石油鉆井設(shè)備的物理損壞，石油鉆井設(shè)備一般是在高溫高壓的環(huán)境下工作，這種環(huán)境會造成腐蝕性的進一步加強和增強，直接破壞石油鉆井設(shè)備的表面防腐物質(zhì)，設(shè)備出現(xiàn)物理損傷。

3.2 石油鉆井機械設(shè)備內(nèi)部腐蝕

在石油鉆井設(shè)備井下工作中，最主要的工作內(nèi)容是開采石油，而在這個過程中，也要與石油鉆井機械和設(shè)備接觸，并在其中發(fā)生接觸。石油原油含有許多溶解或混合的復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)雜質(zhì)需要被排除在外，石油提取過程中，化學(xué)物質(zhì)也會在石油鉆井設(shè)備內(nèi)部發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致石油鉆井設(shè)備發(fā)生化學(xué)腐蝕，不同的設(shè)備零件發(fā)生的腐蝕不相同，也就因此導(dǎo)致了不同的內(nèi)部腐蝕程度。因粘附問題造成的腐蝕、因反應(yīng)造成的材料損失導(dǎo)致某些零件破裂、穿孔和斷裂。

4 石油鉆井機械設(shè)備腐蝕防護措施

4.1 石油鉆井機設(shè)備材料擇優(yōu)選擇

石油機械設(shè)備的材質(zhì)選用上，性能最優(yōu)的材料屬于碳鋼材料，其他的合成材料在使用過程中對于石油設(shè)備來說，性能稍微差一點，然而碳鋼材料的成本比合成材料的成本高很多，一些石油設(shè)備生產(chǎn)廠商，為了減少石油設(shè)備的生產(chǎn)成本，提升設(shè)備的利潤空間，就會選擇使用合成材料而非碳鋼材料，在生產(chǎn)過程中，設(shè)備外層屬于防腐層，而防腐層的材料選擇需要注意材料的環(huán)保性，當(dāng)外層材料被腐蝕時，材料會脫落，如果被排入環(huán)境中，就會造成環(huán)境的污染，或者石油雜質(zhì)的增加，因此在選擇外層材料的時候除防腐性之外，還需要考慮材料的環(huán)保性。

4.2 石油鉆井機設(shè)備防腐工藝的改進

石油鉆井平臺和設(shè)備的結(jié)構(gòu)和技術(shù)影響其防腐能力，因此需要對石油鉆井平臺和設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，以避免出現(xiàn)油層損壞等問題。鉆孔機械和設(shè)備的維護，需要根據(jù)環(huán)境的不同選擇不同的維護措施。石油鉆井機械設(shè)備需要面對不同的工作環(huán)境，例如面對石油的腐蝕以及不同地質(zhì)環(huán)境中礦石資源的腐蝕，面對這么復(fù)雜的環(huán)境，石油鉆井設(shè)備在工藝上需要進一步提升，尤其是防腐工藝，還需要進一步加強，這樣才能更好地促進石油開采行業(yè)的進步與發(fā)展。

4.3 石油鉆井機金屬表面處理

石油鉆井設(shè)備在金屬表面防腐中，需要加強對金屬表面的防腐工作，而金屬表面是石油鉆井設(shè)備重要的一個部分，其防腐工作尤為重要，如果金屬表面出現(xiàn)腐蝕的話，對石油鉆井機械設(shè)備容易造成更大損傷，為了避免石油鉆井設(shè)備出現(xiàn)大面積損傷，造成石油開采工作的延后，可采用2 種方式進行防腐處理。

（1）化學(xué)防腐，化學(xué)防腐也有兩種類型，一種是陽極保護法，通過利用將金屬材料作為陽極的方式，在電化學(xué)反應(yīng)下，使金屬材料發(fā)生鈍化，從而達到改變技術(shù)材料表面性質(zhì)的目的，以此來實現(xiàn)防腐的目的；另一種的陰極保護法，將金屬材料作為陰極，電化學(xué)反應(yīng)中，陽極材料選擇不溶材料，在電解液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，讓金屬發(fā)生改變，從而達到防腐的目的。

（2）物理防腐法。物理防腐法，主要是利用防腐層和防腐劑保證來達到石油鉆井設(shè)備表層防腐的目的，在防腐涂層的材料選擇中，防腐涂料要選擇防腐性較高的材料才行，這樣才能保證石油鉆井設(shè)備在長期腐蝕的作用下，避免出現(xiàn)涂層被腐蝕，以至于石油鉆井設(shè)備出現(xiàn)被腐蝕，設(shè)備遭到破壞，從而降低設(shè)備的使用性能和使用壽命。例如在選擇防腐層涂料時，可以選擇含有鉛的材料，這樣鉛的材料在形成保護膜的時候，還可以加強致密性，防腐材料的致密性加強，防腐性能就更高。而防腐材料在進行電化學(xué)反應(yīng)的時候，鍍層材料的選擇也很重要，良好的鍍層材料，能夠加強材料的密度和防腐性，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的機會降低，間接提升了石油鉆井設(shè)備防腐的性能。

4.4 重視石油鉆井機設(shè)備防護預(yù)防

石油行業(yè)生產(chǎn)中，石油鉆井設(shè)備的使用尤為關(guān)鍵，設(shè)備影響著石油行業(yè)的開采效率，石油鉆井設(shè)備的開采需要石油鉆井設(shè)備的助力，因此對設(shè)備的防腐工作一定要做好，而且設(shè)備在使用過程中，一定要加強日常的維護，根據(jù)專業(yè)的日常維護操作標(biāo)準(zhǔn)，進行日常的維護操作，并對維護人員進行正規(guī)培訓(xùn)，保證維護的規(guī)范性，對石油鉆井機械設(shè)備進行定期和不定期檢查，明確維修隊伍的權(quán)利和責(zé)任，對維修人員進行作業(yè)考核。

4.5 保護機制的建立

企業(yè)必須建立健全的石油鉆井機械設(shè)備維護機制。石油鉆井機械設(shè)備的腐蝕不是短期形成的，而是時間積累的結(jié)果。促進石油鉆探的順利發(fā)展，必須從石油鉆探機入手，積極解決石油鉆探機的腐蝕問題。一方面，企業(yè)必須建立調(diào)查機制，調(diào)查石油鉆井機械設(shè)備腐蝕的原因，對腐蝕問題進行分類，并針對這些類型的問題制定解決方案。同時，公司要建立監(jiān)督機制，檢查維修人員是否嚴(yán)格遵守防腐工作標(biāo)準(zhǔn)，對石油鉆井機械設(shè)備進行處理，以更有效地保護石油鉆井機械設(shè)備。

5 結(jié)語

石油鉆井機在使用過程中，出現(xiàn)腐蝕問題非常正常，預(yù)防石油鉆井機出現(xiàn)腐蝕問題，是推動石油行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，做好石油鉆井機的防腐工作，可以更好地帶動企業(yè)發(fā)展，并保證工作的質(zhì)量，本文中闡述的防腐措施，通過加強石油鉆井機設(shè)備的防腐工藝，加強防腐效果，也可以通過設(shè)備材料的選擇，優(yōu)化鉆井機設(shè)備自身的防腐能力，并做好鉆井機設(shè)備表面金屬的防腐處理，避免在潮濕環(huán)境中發(fā)生腐蝕，同時加強對鉆井機設(shè)備的日常維護和預(yù)防，建立起一個良好的防腐保護機制，達到保證石油鉆井機防腐的目的。