摘要：油田在开发生产的过程中有关油水井筒的腐蚀结垢问题一直是石油天然气开采中急需要解决的技术问题之一，由于油田开采的地质环境复杂，加上外界自然气候条件也会影响油水井开采作业，导致在生产过程中可能会出现腐蚀和结垢的现象。尤其到了油田开发的高含水期，因为油井含水量的升高，产出水矿化度严重，便会带来大量的二氧化碳、硫化氢以及氯离子等腐蚀性物质，这些物质混合在一起便会使油水井筒产生严重的腐蚀和结垢问题，影响开采系统的工作，也会造成输油输气系统管线及其设备的腐蚀结垢，对油田开采安全造成影响，最终给油田企业带来巨大经济损失。鉴于此，本文将对油水井筒腐蚀结构作用机理和形成原因进行分析，并在此基础上提出相关防垢除垢的工艺技术，希望对类似工程有一定借鉴参考意义。
关键词：油水井筒；腐蚀；结垢；防垢除垢
1油田油水井筒腐蚀结垢现状
金属的腐蚀是导致油田井筒发生腐蚀结构的最直接原因，当水中的矿化程度较高时水中便会出现大量的有溶解氧、二氧化碳等物质，使金属遭到严重腐蚀。此外，油井开采活动和加热炉活动也会使大量碳酸钙、碳酸镁等物质沉淀，从而引起油田井筒的腐蚀结垢。在含水率不高的阶段，油井的耐腐蚀性较高，而随之含水率的增大便会使油井和井下工具设备的金属表面发生严重的腐蚀，甚至出现油管泄漏、金属管断裂的问题。油井井下工具设备的腐蚀和油管腐蚀的作用机理相似，在出现游离水之后油井的腐蚀情况便会加剧，加上开采作业带来的机械摩擦，使油井筒腐蚀更加严重。从腐蚀现况来看，油水井腐蚀主要集中在有关于套管的腐蚀上，套管的内腐蚀比外腐蚀要严重得多。而出现油田油井结垢的问题，主要发生在含水量较高的油井中，结垢常见部位为井下油管的内壁、筛管和抽油泵、套管内部的位置，结垢严重时会使抽油杆被强行拉断。想要解决油田油水井腐蚀结垢的问题，首先应明确发生腐蚀和结垢的机理，然后找到具体原因，最后制定针对性的防护和治理方案。
2油水井筒腐蚀结垢机理
首先，油水井的采出液中含有大量硫酸盐还原菌物质，这类菌种物质长期存在于地层水和岩石中，在开采时受到外界的刺激会大量繁殖，在菌种的作用下会使油水井筒发生严重的腐蚀，腐蚀产物主要是含硫化合物垢类物质。采出液中还含有少量的硫化氢，在电化学反应下会电离出氢离子、硫离子和硫化氢离子，和金属铁发生化学反应便会生成硫化亚铁，而电离出来的氢离子则会在钢铁表面使金属铁发生氢去极化腐蚀，还会参与到硫酸盐还原菌反应中，促进菌种作用。在细菌和化学腐蚀的共同作用下使钢铁腐蚀加剧。生成的硫化亚铁物质稳定性较好和其他垢类物质结合附于油水井筒上便会出现结垢沉积。其次，油层水中也含有少量的溶解氧，在溶解氧作用下产生的主要腐蚀产物是铁锈和针铁矿，针铁矿还能在内部和铁离子结合生成四氧化三铁，一起附着于井筒上便会出现结垢。此外，采出液中的二氧化碳，在和钙离子等金属离子的作用下会生成腐蚀垢物，同时采出液中的金属离子在浓度达到一定值时还会引起矿化度，从而形成镁盐晶核，并和石蜡等物质沉积逐渐在井筒壁上形成垢层。
3导致油水井筒发生腐蚀结垢的因素分析
分析油水井筒腐蚀结垢的成因，除了介质中含有的有机物、硫化氢、二氧化碳、各种金属离子和细菌等因素外，还包括温度等外界因素。
3.1温度
首先外界温度的变化会对易结垢盐类物质的溶解度产生影响，从已有研究可知溶解度会随着温度的升高而降低。也就是说在温度升高后会促使碳酸盐分解形成碳酸钙结垢物，其他盐类物质，如硫酸钙、硫酸钡等都会随着温度的升高使结垢物析出形成难以溶解的沉淀。温度还会影响细菌的繁殖速度和电化学反应的速度，当温度处于细菌最佳适宜生存温度时就会加快细菌的繁殖，加快油水井筒腐蚀。
3.2压力
压力对于各盐类垢物都有明显的影响，当压力下降时可促进结垢，而在开采时油水井筒从井下到地面压力在逐渐下降，这时出现的结垢沉淀是最多的，同时因为油层和井下沉积环境复杂，压力变化较大，出现新的压力下降情况变化加速结垢。
3.3流速
结垢产生的速度会随着流速的增大而减小，这是因为在流速增大之后会提高污垢的沉积率，但是同时也会加大剥蚀率，使总的结垢率下降。在流速下降时介质中带有的固体颗粒物质和微生物沉淀也会加大，导致油水井筒结垢概率上升。
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3.4pH值对结垢的影响
产出液中pH值的增大可使碳酸盐等盐类物质快速结晶，增大结垢的速率。但是pH值太低也会加速腐蚀，引起腐蚀垢。因此必须选择合适的pH值，一般在6.5-8.0之间为最佳。
4油田油水井筒腐蚀结垢预防和除垢措施
4.1化学措施
在化学防腐蚀中，首先可通过添加化学物质这种简单方便的方式起到长期防护的作用。比如缓蚀剂就是一种良好的防腐蚀药剂。也可以利用化学方式除去腐蚀介质或改变环境的性质从而达到防腐蚀的目的。在防垢除垢方面化学措施有一定的局限性，还需要研制效果更好的除垢剂，需要充分考虑除垢剂的浓度、用量等，在保证除垢效果的同时不能使井筒因此发生腐蚀。
4.2机械除垢
对于不能酸洗的油井，可采用机械的方式进行除垢。传统的刀具、电动机除垢会对井筒管柱产生伤害，无法和现代油水井相适应，因此只适合用在对直管和无阻塞管道的除垢中，而不适合用在不规则管柱的除垢中。
4.3井下射流除垢
井下液体射流工具采用多个射流孔实现对整个井眼的除垢，采用纯水射流可清除一些程度不大的软垢，但是无法去除程度较深的硬垢，这时需要采用装有磨料的泥浆射流来代替纯水射流，并配合更好的射流工具可起到良好的除垢效果。
4.4固体防垢块防垢
在防垢方面，可利用固体防垢块延缓垢离子聚结、沉淀，因为固体防垢块具有作用时间长、强度高的特点，可解决运输和施工中破碎、堵塞的问题，而且在使用固体防垢块之后不用加药和洗井，因此可延长检泵的周期、降低劳动强度，也避免了洗井带来的油层污染问题。
4.5超声波防垢
该防垢技术和传统除垢防垢技术有很大区别，具有可在线持续性工作、自动化程度高、工作可靠安全性高、环保无污染、成本较低的显著优势，目前已经被广泛应用到了油水井筒设备的防垢和除垢中。作用机理是利用超声波处理流体，使流体中的结垢物在超声场的作用下发生性质的改变，使其松动、软化和脱落，避免附着在管壁上形成积垢。
4.6磁处理技术
磁处理技术指的是利用磁场对产出液中的化学离子产生作用，使水中的钙离子、氯离子等结垢物结晶状态变成颗粒状态，使无法附着在一起形成水垢，这样这些细小的颗粒就会慢慢沉淀到底部随着污水排出，可有效起到防垢的作用。而且磁处理的水还能对原来的水垢起到剥蚀和松动、软化的作用。
4.7内防腐涂料技术
内防腐涂料技术指的是采用含有环氧树脂、固化剂等添加剂的涂料涂刷在油水井筒内壁和管道上，可起到较好的防腐作用。在一次性涂厚之后不容易挥发，且平整牢固。常用的重防腐环氧粉末涂料具有较强的吸附能力和柔韧性，且硬度较高，因此成为目前我国油田油水井管道主要的防腐材料。主要作用机理是环氧树脂与甲苯二异氰酸酯发生化学反应生成烃基共聚物，这种新型的环氧改性聚氨酯重防腐涂料漆基可和固化剂结合起来使涂料具有较强的耐酸碱、耐化学介质、耐磨和强度高、附着力强的特点，将该种防腐涂料用在油田油水井管道和井筒内壁上取得了良好的效果。
5结语
综上所述，本文对油田油水井筒的腐蚀、结垢机理进行了简单分析，并根据产生腐蚀和结垢的原因提出了针对性的防腐蚀防垢和除垢的技术措施。由于油田进入了高含水的阶段，所以油水井井筒和设备管道等出现腐蚀结垢已经成为各大油田油井的普遍问题，在不同地质环境和温度气候条件下腐蚀结垢的形式不通过，而且造成腐蚀和结垢的因素众多，想要提高防腐蚀和防垢的效果就必须深入了解腐蚀结垢的作用机理，然后对环境、介质等进行研究，采取针对性的经济有效的防腐蚀和防垢措施，同时对已经生成的水垢进行治理。
参考文献
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论文作者:刘春杰,李晓红,许辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/13
标签：井筒论文; 油水论文; 油田论文; 油井论文; 物质论文; 射流论文; 作用论文; 《基层建设》2019年第30期论文;