引言

復(fù)合鹽鉆井液體系依靠各種無(wú)機(jī)鹽提高鉆井液的抑制能力，通過(guò)壓縮擴(kuò)散雙電層，能有效抑制地層造漿，可以使固相維持在較大的粒徑范圍，提速優(yōu)勢(shì)顯著。隨著鉆井難度的提高，在鉆井工程中，大范圍使用復(fù)合鹽鉆井液體系，伴隨著鉆具、循環(huán)罐及固控設(shè)備的腐蝕，腐蝕問題日趨嚴(yán)重，由此造成井下鉆具疲勞、穿孔、斷裂，使整根鉆桿提前報(bào)廢。有關(guān)資料表明，國(guó)外經(jīng)幾十年的發(fā)展，每鉆進(jìn)lm的鉆具損失已控制在1～1.5kg范圍；國(guó)內(nèi)近年每鉆進(jìn)lm的鉆具損失高達(dá)4kg。 

長(zhǎng)慶油田某項(xiàng)目部為解決在造斜段井壁垮塌問題，在造斜段使用了復(fù)合鹽KCl鉆井液體系，該體系礦化度高，在起鉆過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該井鉆井過(guò)程中鉆具失效嚴(yán)重，失效形式主要為鉆桿二臺(tái)階腐蝕、有較為嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。 

1腐蝕原因分析 

1.1掛環(huán)腐蝕性檢測(cè) 

針對(duì)鉆具腐蝕問題，長(zhǎng)慶油田-道達(dá)爾靖邊項(xiàng)目部鉆井過(guò)程中，鉆具不同位置分別攜帶腐蝕環(huán)，采用現(xiàn)場(chǎng)掛環(huán)法測(cè)定腐蝕情況，同時(shí)在室內(nèi)用xx1和xx2井復(fù)合鹽鉆井液進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬法測(cè)其腐蝕性，腐蝕數(shù)據(jù)如表1所示。 

表1中結(jié)果表明，復(fù)合鹽鉆井液對(duì)鉆具的腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的，其中現(xiàn)場(chǎng)掛環(huán)檢測(cè)中最高腐蝕速率為xx1井3150m浮閥頂部0.3145mm/a，且腐蝕速率均大于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.076mm/a，其中動(dòng)態(tài)模擬法中，xx2井最高腐蝕速率為0.5469mm/a。觀察腐蝕環(huán)，腐蝕形貌主要為坑蝕。 

1.2掛環(huán)腐蝕產(chǎn)物分析 

進(jìn)一步對(duì)xx1井和xx2井的最嚴(yán)重的掛環(huán)的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行x衍射和電鏡掃描分析表明如表2所示。

表2結(jié)果表明，腐蝕產(chǎn)物及電鏡掃描分析表明其主要產(chǎn)物為鐵的氧化物，物相成分羥基氧化亞鐵（FeO-OH），而且極為疏松，基本對(duì)鉆具無(wú)保護(hù)作用。因此，在復(fù)和鹽作用下，鉆井液中的NaCl、KCl、CaCl₂和CaSO₄等鹽、地層水等，可使鉆井液的導(dǎo)電性增強(qiáng)，使腐蝕速度增加，這些鹽中Cl-可以破壞鈍化膜，使腐蝕加速，尤其是局部腐蝕速度加劇，極易發(fā)生Cl-的穿孔腐蝕，極大可能導(dǎo)致鉆具快速腐蝕穿孔或刺穿，必須重視并做好防護(hù)。 

復(fù)合鹽KCl鉆井液體系，測(cè)定其濾液pH值為8.01～9.22，由此可知，腐蝕主要為氧的去極化作用控制，特別是在高礦化度下Cl-的影響，可對(duì)腐蝕加劇。其電化學(xué)反應(yīng)式為:

1.3溶解氧腐蝕 

溶氧是一個(gè)物理過(guò)程，它跟壓力、溫度和水質(zhì)有密切的關(guān)系。在鉆井液循環(huán)過(guò)程中，溶解氧和鉆具及設(shè)備中的金屬鐵組成腐蝕電池，鐵的電極電位，比氧的電極電位低，在鐵氧腐蝕電池中，鐵是陽(yáng)極，失去電子成為亞鐵離子，氧為陰極進(jìn)行還原，溶解氧的這種陰極去極化的作用，造成對(duì)鉆具的腐蝕，此外氧還會(huì)把溶于水的氫氧化鐵沉淀，使亞鐵離子濃度降低，從而使腐蝕加劇。當(dāng)水中含有溶解氧時(shí)，隨著含氧濃度的增加，腐蝕速度加快。 

氧腐蝕的形態(tài)一般表現(xiàn)為：潰瘍和小孔型的局部腐蝕，其腐蝕的產(chǎn)物表現(xiàn)為黃褐、黑色等，對(duì)金屬的強(qiáng)度破壞非常嚴(yán)重。在鉆井液循環(huán)期間，若溶解氧控制不當(dāng)，會(huì)不斷的破壞鉆具，并且程度越來(lái)越大，在金屬表面形成許多小鼓包，清除腐蝕產(chǎn)物后，即所謂的坑蝕。 

圖1是經(jīng)過(guò)大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得出溶解氧濃度與鉆井液濾液腐蝕速率關(guān)系圖。當(dāng)鉆井液中溶解氧濃度>0.50mg/L時(shí)，腐蝕速率>0.076mm/a，可以很好的控制鉆具的腐蝕?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)xx1井、xx2井振動(dòng)篩進(jìn)口鉆井液中溶解氧濃度最高達(dá)5.26mg/L。因此，鉆井液中溶解氧含量高是鉆具腐蝕的主要因素。 

1.4Cl-腐蝕 

xx1和xx2井各井二開鉆井液為復(fù)合鹽KCL體系，該體系礦化度高，其中Cl-濃度約為85000mg/L。Cl-本身可降低材質(zhì)表面鈍化膜形成，在高礦化度鹽水作用下，Cl-濃度越高，水溶液的導(dǎo)電性就越強(qiáng)，電解質(zhì)的電阻就越低，Cl-就越容易到達(dá)金屬表面，會(huì)加速鈍化膜的破壞，加快局部腐蝕的進(jìn)程，從而促進(jìn)局部腐蝕，導(dǎo)致快速腐蝕穿孔或刺穿。 

室內(nèi)分析認(rèn)為復(fù)合鹽KCL體系鉆井液體系中的Cl-腐蝕是造成鉆具腐蝕的誘因，鉆井液中溶解氧是腐蝕加劇的主要因素，低pH值對(duì)腐蝕也有加劇，同時(shí)在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井巖屑對(duì)點(diǎn)蝕部位沖刷造成的應(yīng)力腐蝕是腐蝕擴(kuò)大的另一主要因素。

聲明：本文所用圖片、文字來(lái)源《腐蝕控制》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請(qǐng)與本網(wǎng)聯(lián)系

相關(guān)鏈接：腐蝕，氧化，電解質(zhì)