钻具的腐蚀与防护

随着钻井工艺向高速，深井方向发展，钻具腐蚀与防护问题日益紧迫，它不但关系到降低钻井成本和保证钻井安全，而且还关系到新的钻井液和新的钻井工艺能否推广和发展，综述了钻具腐蚀与防护研究进展。钻井液的腐蚀性成分主要为溶解气体（氧，二氧化碳，硫化氢）和盐类。它们在电化学作用和应力作用下会形成均匀腐蚀，斑点腐蚀，点腐蚀和应力腐蚀，控制这些地腐蚀的措施包括：合理选用钻具钢材质，控制钻井液的pH值，用化学剂除去腐蚀性成分，应用缓蚀剂，介绍了钻具腐蚀与防护研究面临的新挑战。     

埕岛油田海水钻井液对钻具的腐蚀及其防护

埕岛油田所用低碱性海水钻井液对钻具的腐蚀严重。本文报道了海水成分分析结果，讨论了钻具腐蚀的基本原理，在海水中测定了一些因素对腐蚀速率的影响，影响最大的是ＰＨ值和溶解氧。礤次是温度、多种化学处理剂有缓蚀作用。筛选出了３种缓蚀添加剂：除氧剂亚硫酸钠，水基润滑剂ＳＲＨ，复合缓蚀剂ＺＨ－Ⅱ。０．０５％亚硫酸钠＋０．３％ＺＨ－Ⅱ或１％ＳＲＨ可使ＰＨ为８．３－８．５的聚合物海水泥浆的腐蚀速率降低８０％以上。     

聚合物盐水泥浆对钻具的腐蚀与防护

介绍了中原油田泥浆对钻具的腐蚀情况及其防护技术。用钻具实验环法对现场几口井钻具腐蚀情况进行了跟踪调查,结果表明,聚舍物盐水泥浆对钻杆的腐蚀性强,坑蚀严重,局部腐蚀造成整体报废,大部分钻具进尺不到3万m,钻具剌穿和断裂情况时有发生。用旋转挂片失重法、滚动失重法及腐蚀疲劳试验研究了钻具腐蚀的影响因素,结果表明,溶解盐(由于中原油田富含石膏层)和溶解氧是中原油田钻具腐蚀的主要根源。复合缓蚀剂(Na_2SO_3与Nm—1复配)缓蚀效果好,对泥浆性能无不良影响且润滑性能好。泥浆中加入缓蚀剂后,可减少对钻具的腐蚀损失,从而降低钻井成本,对钻井循环系统设备及套管起到保护作用,减少甚至避免了钻具刺穿和断裂事故,此外对泥浆润滑性也有所改善,减少了卡钻事故,取得了良好的社会经济效益。     

钻具在磺化钻井液中发生腐蚀的影响因素研究

在钻井施工过程中，普遍存在钻具腐蚀的问题。据中原油田1993年调查结果表明，中原油田在19901993年报废钻杆共144280m，其中因腐蚀而报废的钻杆占50％以上。中国石油钻井每钻进1m，消耗4kg钻杆，而其中由腐蚀造成的损失约占50％，因而开展钻具腐蚀与防护的研究是非常必要的。利用动态挂片装置、调温调湿箱和电化学仪器，通过改变磺化钻井液温度、流速、Cl^-含量、腐蚀时间、磺化钻井液pH值和湿度等条件，考察了这些因素对钻具腐蚀速度的影响。结果发现，提高磺化钻井液温度、流速、增加Cl^-含量都能增加磺化钻井液的腐蚀速率。延长腐蚀时间，提高磺化钻井液的pH值能降低试片的腐蚀速率；提高调温调湿箱湿度会增加试片的腐蚀速率。     

埕岛油田海水钻井液对钻具的腐蚀及防护

为了减少海水钻井液对钻具的腐蚀,试验研究了埕岛油田海水的性质、钻井液组成及钻具腐蚀的主要原因。结果表明,海水钻井液对钻具的腐蚀主要是其中的溶解氧和电解质引起的,pH值越低,腐蚀速度越快,当pH值大于10时,腐蚀速度显著变慢;腐蚀速度随环境温度的升高而增大,当超过一定的温度后,则随温度的升高而降低。同时筛选出几种对钻具有缓蚀作用的处理剂。     

钻具腐蚀及其控制技术

分析了钻具腐蚀机理和7种主要腐蚀介质对钻具的腐蚀过程，叙述了不同腐蚀介质控制钻具腐蚀的钻井液工艺技术。重点讨论了H2S对钻具的腐蚀和除硫剂的使用问题。特别提出钻井液中活性S^2-和“安定”S^2-的概念，对防止H2S对钻具的腐蚀具有重要指导作用。     

钻具腐蚀与钻井液控制概述

文章从电化学基础入手,分析了钻具腐蚀机理和七种主要腐蚀介质对钻具的腐蚀过程、类型、影响腐蚀速度的因素,叙述了针对不同腐蚀介质控制腐蚀的钻井液工艺.着重讨论了H2S腐蚀对钻具的严重损害及其后果和除硫剂的使用问题.特别提出钻井液中活性S2-和"安定"S2-的概念,指出钻井液全硫含量与是否使用除硫剂无关,有过H2S污染史的钻井液及设备接触酸后将有H2S释放造成危害,应予高度重视.钻具腐蚀控制是一项综合性技术,就钻井液工艺而言,对不同的介质污染采用相应控制措施,着重控制污染较重危害最大的腐蚀.     

钻井液润滑及抗磨添加剂

根据四川地区开展钻井液润滑剂试验研究工作的需要,对国内外有关技术情报进行了广泛调查,获得各种文献资料近200份,并掌握了部份现场情况,本文分11个类别简单介绍了国外现有润滑剂及其发展动向,综述了国内情况,对我国研制钻井液润滑及抗磨添加剂的方向和途径提参考意见,鉴于篇幅所限,本文只作概略介绍。     

复合盐防腐钻井液的研制与现场应用

潜江凹陷地下含有近千米厚的盐、膏及芒硝层,钻井时用饱和复合盐钻井液体系,以便与地下盐开层等配伍。由于饱和复合盐钻井液中合大量的Cl-、Ca2+、SO42-以及添加的成分复杂的多种处理剂,并由于高温产生溶解氧,使钻具腐蚀相当严重。按APIPR131、APIPR13B标准配制防腐钻井液体系,研制的增粘剂及部分降先水剂具有较明显的抗蚀性,应用时作为防腐钻井液的首选添加剂,经试验pH伍控制在8~10为最好。并根据腐蚀特征,研制了一种复配性援蚀剂——DFP,通过4口井(120C,3000m)的现场试验,防腐效果明显,缓蚀率达80%以上。钻具从井内起出表面光亮,在钻台上停放12d不生锈,较好地解决了江汉油田复合盐钻井液对钻具的腐蚀问题,具有较明显的经济效益和社会效益。     

HV—CMC对钻具钢（G105）的缓蚀作用及机理

本文通过电化学方法和动态腐蚀速度测试法研究了钻井液增粘剂HV—CMC对G105钢的缓蚀作用及pH值、氧、复合盐和温度对其缓蚀效果的影响,发现HV—CMC是一种较适合于复合盐含氧体系的防腐缓蚀添加剂。电化学研究结果表明,HV—CMC是一种典型的混合型缓蚀添加剂。     

复合盐防腐钻井液的研制与现场应用

江汉油田钻井用饱和复合盐钻井液对钻具的腐蚀相当严重。研究了江汉油田常用钻井液处理剂和pH值对钻具腐蚀的影响,评价了5种缓蚀剂的抗氧、抗温及抗复合盐性能。由缓蚀剂TFC与TFE复配组成的复合缓蚀剂DFP具有良好的除氧、抗温、抗复合盐性能。经在两口试验井中应用表明,0.2％DFP防腐钻井液防腐效果明显,缓蚀率在8424以上;从井内起出的钻具表面光亮,在钻台停放12d不生锈。     

用热滚动态模拟法评价钻井液对钻具的腐蚀

介绍了热滚动态腐蚀模拟测试法的装置、原理及评价方法。采用改进过的热滚炉做测试装置,对动态模拟法的平行性与可行性,及其对缓蚀剂作用效果的评价和对钻井液缓蚀性能应用效果的预测进行了实验。室内实验和现场应用结果表明,该动态腐蚀模拟测试法的平行性和准确度误差均小于10％,并可用于缓蚀剂优选与钻井液配方等评价。     

新型钻井液用除硫剂对钻具的腐蚀实验评价

在开采高含硫化氢地层过程中,为了保证钻井工程的正常进行、防止钻具腐蚀以及现场工作人员的生命安全.必然要向钻井液中添加除硫效率高、溶解度大的除硫剂来清除侵入井下的硫化氢气体.但是在钻井过程中常常忽略了除硫剂本身对钻井工具的腐蚀问题.因此,采用模拟井下高温动态的方法,将2种新型除硫剂对钻具钢N80、G105和S135的腐蚀情况进行了实验研究,检验其腐蚀程度.有机除硫剂对钻具产生严重腐蚀,无机除硫剂能置换出钻具中的铁成分,引起钻具的腐蚀.需向钻井液中添加适当的缓蚀剂来减缓钻具的受腐蚀程度.     

钻井液中抗氧缓蚀剂的研究

钻井液中溶解对钻具Ｇ１０５钢的腐蚀速率达８ｍｍ／ａ。合成的缓蚀剂ＣＴ２－１３与钻井液配伍性好,抗氧腐蚀能力强,适用于盐水、淡水、聚合物钻井液等,可用于高温深井作业。在钻井液中,缓蚀剂ＣＴ２－１３加量为１．５～４ｇ／ｌ。在１２０℃下,保护度达到８０％以上,腐蚀速率低于０．６２ｍｍ／ａ。     

华北油田钻具腐蚀与防护

华北油田钻具腐蚀非常严重，并且主要是由地层中的CO2和钻井液携带的O2引起的，因腐蚀而失效的钻具达到钻具总失效量的60％以上，由此而造成的经济损失高达2000多万元。华北石油管理局钻井工艺研究院研制出DPI型缓蚀剂，该缓蚀剂为咪唑啉衍生物，无毒、无味，不污染环境。对DPI型缓蚀剂的缓蚀效果及其与钻井液的配伍性进行了室内实验评价。实验结果表明，DPI型缓蚀剂在加量为0．2％～0．3％时缓蚀率基本在85％以上，最高可达90％，而且与钻井液的配伍性好。介绍了DPI型缓蚀剂在华北油田冀中地区的现场应用情况。DPI型缓蚀剂的使用不仅能减缓钻井液中的CO2和O2对钻具的腐蚀，还可以避免发生因腐蚀疲劳而引起的钻具本体剌穿事故，延长钻具使用寿命，缩短钻井周期，从而获得一定的经济效益。     

不同来源煤炭腐植酸对钻井液性能的影响

对不同来源煤炭腐植酸的抗温、抗盐、磺化性能等进行了室内研究,结果表明抗温性能为风化煤＞褐煤＞泥炭,而褐煤及泥炭的抗盐、磺化性能优于风化煤。风化煤经降解活化后可进行接枝等深加工改性。     

胜科1井钻具腐蚀防护技术研究与应用

针对胜科1井三开钻遇的多套盐膏层、盐岩层、软泥岩与膏泥岩互层,以盐水对钻具钢材的腐蚀规律研究为基础,探讨了钻具腐蚀的影响因素,在优选出的钻井液配方基础上进行了不同缓蚀剂的配伍性试验,采用欠饱和复合盐水防腐钻井液,在Cl-含量大于16×104mg/L,温度达到140℃情况下,有效地解决了钻具防腐问题.现场应用表明,欠饱和复合盐水防腐钻井液不仅流变性能满足了钻井需要,而且对钻具腐蚀小,平均腐蚀速率均小于0.05 mm/a.     

钻井液添加剂生物降解性研究

采用OECD推荐的需氧性简易生物降解能力实验——带盖小瓶海水实验法,对7种钻井液添加剂的生物降解性进行了较为详细的研究。研究结果表明,7种钻井液添加剂在所研究的浓度(20mg/L)范围内均能发生生物降解,其降解难易程度与分子结构密切相关,生物可降解性顺序为:淀粉类产品>烯类单体聚合物>含芳香烃的添加剂     

钻井液添加剂对粘土固相粒度分布的影响

利用ＳＡＬＤ－１１００激光粒度仪，测试了不同钻井液添加剂溶液中膨润土和地层土的粒度分布。试验表明，ＦＣＬＳ对膨润土和地层土都有明显的分散作用，属分散型稀释剂；８０Ａ５１和ＨＰＡＭ对膨润土和地层土具有絮凝作用，ＨＰＡＭ对膨润土的稳定作用优于８０Ａ５１，ＨＥＣ比ＨＶＣＭＣ更适于作不分散钻井液体系的增粘剂，ＭＶ－ＣＭＣ、ＨＰＡＮ和ＳＭＰ通过细分散作用，增加小粒子含量而起到降滤失的作用。