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油井管涂镀层防护技术现状与发展

中国页岩气网讯：油气田油井管腐蚀，特别是套管、油管、钻杆的腐蚀，是世界石油工业的一种常见的腐蚀类型，也是困扰我国油气工业发展的一个极为突出的问题。我国油气田油井管管材所处的腐蚀环境复杂，其中恶劣环境主要包含：①高温、高压;②高氯离子含量、高矿化度、高含水率;③高含二氧化碳、硫化氢及元素硫等含硫组分;④高产量(冲蚀)。受所有这些因素及其交互作用的影响，油井管遭受严重的腐蚀。

对于油井管而言，涂镀层能够起到如下的5个作用：

①提高耐腐蚀能力;

②可提高流体效率;

③可减少结蜡;

④可减少结垢;

⑤可提高管子重复使用率;

⑥避免打捞工作。

防护技术现状

现在油井管的主要防护技术主要有：

1)定期更换普通碳钢管材;

2) 使用耐蚀合金管材;

3)注入缓蚀剂、杀菌剂;

4)使用涂镀层油井管;

5)使用阴极保护等技术。

现在使用比较普遍的办法是使用涂镀层油井管，所以下面着重介绍涂镀层技术。

通过相应的工艺处理，在金属表面形成抑制腐蚀起到防护作用的覆盖层，可直接将金属与腐蚀介质分离开来。主要为金属镀层和非金属涂层两大类。目前针对油井管防护所采用的涂镀层技术主要有镀层、有机材料涂层、渗氮层等。

1、有机涂层防护

油井管内涂层防腐技术，国外在六十年代初就开始应用。因经济效益很大，发展速度很快，1965年钻杆、油管内涂层的使用占全部的30%，到1977年发展到87%。目前国际上应用的钻杆、油管涂料有溶剂型和粉末型两种。

涂层防护技术是将有机防腐防护涂料旋喷等工艺喷涂到油管壁上，与表面层通过物理、化学吸附作用，形成防护涂层。其涂层具有熔融性好、针孔少、涂层光滑、施工容易、耐腐蚀、管壁不易结垢等优点

用于油井管涂层保护的薄膜大多数是酚醛类或环氧改性的酚醛类有机涂料。现在国内从事油井管涂层防护施工的单位很多，其中既有油田的企业，也有油田以外的石油服务企业，在华东、华北、西北、东北等主要的油田区域都有类似企业。

2、镀层防护

根据电化学防护原理，当金属镀层的电极电位比油井管基体的电极电位负时，才能起到阴极保护作用，即牺牲阳极(涂层)，保护阴极(油井管)。当油井管处于电介质中，将产生电化学腐蚀，即油井管中的杂质成为阴极，铁为阳极。如果钢铁表面覆盖有锌、铝等合金涂层，则情况就发生了变化。因锌、铝合金涂层相对钢铁电位更负，在构成腐蚀电池时成为阳极，钢铁为阴极，这样阳极区(锌、铝合金)释放电子而溶解于水，产生腐蚀。阴极区(油、套管的基体) 则在表面吸收电子与氧发生还原反应，受到保护。

镀层防腐,该防腐方法的特点是结合力强、硬度高、耐磨性能好、耐蚀性能优良，在油井管镀层防腐中镍磷镀使用最多，可以使旧油井管使用寿命延长2倍以上。近年来在大庆等一些油田都应用了镀层油管，取得了一定的防腐效果,降低了生产成本。此外还有一部分使用双层镀油井管，双层镀是利用两种镀层在电位方面的差异,通过优化组合而得到的在较薄厚度下具有优异耐蚀性的镀层。

3、渗氮防护

采用渗氮油管。渗氮工艺防腐也是一项广泛采用的油管防腐手段，油管抗腐蚀氮化后在表面形成含氮、碳的E相(Fe2-3N)和C相(Fe4N)以及含氮奥氏体的淬火层(残余奥氏体+马氏体)，在金相显微镜下呈亮白色，称白亮层，从而达到提高油管的抗蚀性能。渗氮工艺通常用于油管外防腐，其耐磨性好,有一定的抗腐蚀性能，但是当环境介质腐蚀性强时，油管也会被腐蚀。

发展趋势

1)有机涂层防护由于油管在使用过程中经受不同程度的磨损，而涂层在这个过程中容易破损，所以现在开发耐磨耐蚀的新型油井管涂层成为必须。

2)现有的油井管涂料多数是需要高温烘烤固化形成涂层，需要耗费大量的电能，在能满足油井管涂层性能要求的情况下，开发常温固化的油井管涂料成为一种趋势。

3)在使用中发现油井管的接箍部位由于收到螺纹咬合等作用，涂镀层破坏比较严重从而造成防护作用过早失效，腐蚀等破坏严重，由此开发接箍部位的涂镀层材料成为生产需求，现在已经有很大一部分单位将油井管直管段与接箍部位采用不同的涂层系统，以适应不同部位的防护需求。

4)将以上几种技术结合起来使用，如先镀层然后做涂层，能达到更好的防护效果，这已经在一些企业中进行了应用，效果良好。

5)现在对于油套管的外壁防护也越加重视，部位生产单位也要求对外壁进行涂镀层防护。

责编：王亭亭

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