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1、 潜油 电泵 防腐蚀 技术 方案 一、潜油电泵在含 井液中防腐技术方案 2 CO (一) 腐 蚀 因 素 高含量 对机组的腐蚀是相当严重的。电泵机组在这种环境中工作，可能出现以下两种 2 CO 情况： 对电泵机组壳体的腐蚀。 在 100200左右时，材料表面膜最厚，腐蚀最 2 CO 严重，表现为槽状或沟状腐蚀； 高含量 CO 2 ，如果有助剂加入油井，使 PH 值为 911时， 电泵机组内部镍铸铁部件腐蚀缓慢，而容易使潜油泵 和分离器内部流道结垢，形成垢蚀。这 种垢能很快堵塞潜油泵和分离器 (或吸入口)的流道，造成油井产液量下降。 潜油电泵机组中与井液接触的许多部件的材料多数为中、低碳钢，如
2、45 钢、25Mn 等， 耐腐蚀性差。而如镍铸铁、 1Cr13、蒙乃尔合金、1Cr18Ni9Ti 耐腐蚀性比较强。腐蚀程度与 油井的温度和压力有关 ,当温度和压力升高时 ,腐蚀速度加快。如 在 90、压力为 2 CO 2.5MPa左右时，对碳钢的腐蚀速率一般为 13.0mm/a28.5mm/a,腐蚀速率随温度和压力的变 化而变化。所以含 的油气井的局部腐蚀由于受温度的影响常常选择性地发生在油井的某一 2 CO 深处。另外，潜油泵、吸入口内部零件腐蚀与井液的流动速度有关，既所谓的刷蚀。在低流速 区域，流速对腐蚀的影响很小；但是当流速高到一定程度时，腐蚀将急剧加快。 在 含量高的油井除了腐蚀外 ,
3、 高含量 在 PH 值为 911 时，还能使机组内外表 2 CO 2 CO 面结垢,尤其在高温、高压的条件下，腐蚀严重，结垢更加迅速。结垢又叫垢蚀，对机组有四 个方面的影响： 降低电机在环空中的散热； 堵塞离心泵和分离器的流道 ,造成油井产 液量下降； 阻止轴等旋转部件的运动，使轴功率增大，最终导致电机烧毁； 加快对机 组的坑腐蚀。 (二) 防 腐 蚀 原 理 腐蚀是金属表面氧化而造成破坏，这可以通过单独的化学作用或井液混合物作用造成，电 解腐蚀由于电流通过导电媒介在两种不同金属间流动完成。 在大气、淡水、海水及极弱酸性水溶液中， 溶于水对钢铁具有腐蚀性，主要是氧极 2 CO 化性腐蚀。对腐蚀
4、速度起重要作用的是金属表面上保护膜的性质和溶液中的氧到达阴极表面的 难易程度。在井液静止或流动缓慢情况下，极易引起局部点腐蚀和沉积结垢；而流动井液的腐 蚀是均匀的并比点腐蚀程度轻。腐蚀破坏主要由腐蚀产物膜局部被损处的点蚀，引发槽状或沟 状腐蚀导致的坑蚀和孔蚀，这种局部腐蚀由于阳极面积小，往往穿孔的速度很高。 电泵机组壳体的腐蚀主要是坑腐蚀和均匀腐蚀，其中坑腐蚀对电泵外壳危害性最大。在含 的油气环境中，钢铁腐蚀的初期可视为裸露表面，随后材料表面将被形成疏松的 FeCO 3 2 CO 膜所覆盖,这种膜附着力很差 ,基本不具有保护性。腐蚀最严重的表现为槽状或沟状腐蚀。 (三) 设 计 原 理 潜油电
5、泵机组与腐蚀性井液接触的表面，进行有针对性地表层强化，进行耐腐蚀性设计与 改造，并且根据腐蚀情况及部位的重要程度确定相应方案，提高潜油电泵机组在 CO 2 腐蚀性 环境中的适应性。 (四) 防 腐 蚀 方 案 针对 潜油电泵机组的防腐，我们一般采取三种措施：一是直接采用耐腐蚀材料（如不 2 CO 锈钢等） 。二是采用镀层防腐。三是采用镀层加涂层防腐。镀层防腐我们一般选用镀镍磷合金 的方法。镀层加涂层防腐一般用于机组外表面，即机组外表面镀镍磷合金后再涂层防腐涂料。 我们选用的防腐涂料主要有四种 : 100以下普通耐油防腐涂料； 120中温耐油防腐涂料； 200300高温耐油防腐涂料； 烘干型耐油
6、防腐涂料。 因为渤海油田电泵井温度并不高，根据井况条件选用 120中温耐油防腐涂料比较适宜。 该耐油防腐涂料长期使用涂层不脱落，可以隔离腐蚀介质与机组外壳的接触，防止壳体腐蚀而 损坏机组。镍磷合金镀层和防腐涂料的实用性能见下表。 镍磷合金镀层与 1Cr18Ni9Ti 试块腐蚀数据(25) 腐 蚀 速 度（mm/a） 腐 蚀 介 质 NiP 化学镀 1Cr18Ni9Ti 2% HCl 0.0270 15%HCl 0.0549 0.4677 10%NaOH 0.0000 0.0000 10%NaCl 0.0155 0.0128 沸腾 3% NaCl 0.0020 海水,3.5%盐水 0.0050
7、涂层的技术指标序 号 性能指标 NiP 合金 涂料层 1 厚度 1520um 5060um 2 附着力 1 级 1 级 3 冲击强度 50Kg.CM 50Kg.CM 根据以上的分析情况，确定电泵机组使用以下防腐蚀方案： 机组外表采用 120中温耐油防腐涂料进行防腐处理。 潜油泵、保护器、吸入口、接头表面等采用镀镍磷合金层 ,然后喷涂 120中温耐油 防腐涂料进行防腐处理。 潜油泵、分离器壳内表面采用镀镍磷合金层防腐处理。 电缆铠皮采用镀锌或不锈钢或蒙乃尔材料。根据井下介质情况，建议采用镀锌铠皮。 电缆护罩采用 120中温耐油防腐涂料进行防腐处理。 连接螺栓采用 129级合金钢材料，表面镀镍磷合
8、金层防腐处理。(五) 防 腐 方 案 应 用 效 果 我公司已开展潜油电泵机组防腐及应用技术多年，已积累了许多实践经验。经过多项和数 次的对比试验证明，采用上述的潜油电泵机组防腐方案是比较经济、可行、方便、适用的。采 用该方案已为秘鲁提供了五套防腐潜油电泵机组，应用效果良好。 二、潜油电泵在含 H 2 S 井液中防腐技术方案 (一) 腐 蚀 因 素 在含 地质条件下采用潜油电泵机组采油，腐蚀性介质会对潜油电泵机组产生严重腐蚀， S H 2 潜油电泵机组的性能和使用寿命会受到很大影响。对电泵机组的腐蚀介质主要是硫化氢和原油 中硫化物。在腐蚀严重的油井（ ） ，潜油电泵机组的腐蚀程度与潜油电泵机组
9、中的零配件 S H 2 的材质有关。潜油电泵机组所使用的多种金属材料如 45#钢、20#钢、ZQSn10-1、65Mn 等耐 硫化氢的腐蚀性差，对潜油电泵机组需要进行防腐蚀处理。而 20#钢、镍铸铁、蒙乃尔合金、 1Cr18Ni9Ti 在这样的地质条件下，耐腐蚀性比较强，不需要进行防腐蚀处理。 硫化氢的分子量为 34.08,密度 1.539mg/m 3 ,硫化氢在水中的溶解度随温度升高而降低。在 760mmHg，30时，硫化氢在水中的饱和浓度大约 3580mg/L。干燥的 H 2 S 对金属材料无腐蚀 破坏作用。 只有溶解在水中才具有腐蚀性。在油气开采中与 和氧相比， 在水 S H 2 2 C
10、O S H 2 中的溶解度最高。所以它的腐蚀性更强。潜油泵和分离器的叶导轮及部分零件采用了镍铸铁， 具有一定的耐腐蚀能力。在含硫化氢较高的油井中，碳钢和铜材料腐蚀严重。在潜油电泵机组 中腐蚀严重的部位包括机组壳体、潜油泵、分离器、接头等，所以壳体及各种接头需要涂镀金 属合金层或涂高分子防腐层，所有与井液直接接触的零部件均不能采用铜材料。 (二) 腐 蚀 原 理 一旦溶于水，便立刻电离，使水具有酸性。 H 2 S 在水中的离解反应为： S H 2 HS H S H 2 2 S H HS 释放出的氢离子是强去极化剂，极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解反应而导致钢铁的 全面腐蚀。呈酸性的 水溶液对钢
11、铁和铜发生的主要电化学腐蚀反应如下： S H 2 阳极反应： 2 2 Fe e Fe 阴极反应： 其中 在钢中扩散 2 2 2 H Had e H Had 阳极反应的产物： FeS S Fe 2 2 总方程式： 阳极反应生成硫化铁腐蚀产 物，通常是一种有缺陷的产物， 它与钢铁表面的粘接力差， 易脱落，易氧化，它的电位较正，于是作为阴极与钢铁基体构成一 活性的微电池，对钢铁和铜基体继续腐蚀。 水溶液对钢材电化学腐蚀的另一产物是氢。被钢铁吸附的氢原子，将破坏其基体的 S H 2 连续性，从而导致氢损伤。通常表现为硫化物应力开裂、氢诱发裂纹等形式的破坏。 腐蚀是金属表面氧化而造成破坏，这可以通过单独的化学作用或井液混合物作用造成，电解腐 蚀是由于电流通过导电媒介在两种不同金属间流动完成。 在油气水溶液中， 溶于水对钢铁具有腐蚀性， 腐蚀破裂是由氢引起的。腐蚀类 S H 2 S H 2 型分为两种，一种是均匀腐蚀，另一种是点腐蚀。腐蚀造成潜油电泵机组中的零部件局部厚度 减薄，坑蚀或穿孔，它是由 腐蚀过程阳极铁溶解的结果。 S H 2 电泵机组壳体的腐蚀主要是坑腐蚀和均匀腐蚀，其中坑腐蚀对潜油电泵机组外壳危害性最 大。 2 2 2 2 H FeS S H Fe H CuS S H Cu
