潜油电泵的腐蚀性机理分析

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[摘 要]潜油电泵作为一种比较先进的机械采油设备，由于它具有其他机械采油设备所没有的特点，多年来已得到广泛的应用，并在实践中得到不断完善和发展。本文针对潜油电泵的腐蚀机理进行研究，探讨相关的防腐措施。

[关键词]潜油电泵 腐蚀 结垢

中图分类号：X124 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0132-01

潜油电泵是一种油田机械采油设备，主要由潜油电机、电机保护器、油气分离器、潜油离心泵、潜油电缆、接线盒、控制柜、变压器等组成。在工作中会受到腐蚀，本文主要是分析原因并对防腐展开探讨。

1.潜油电泵腐蚀机理及影响

潜油电泵的腐蚀主要包括硫化氢腐蚀、二氧化碳腐蚀、海水及盐类腐蚀和结垢腐蚀，这些腐蚀对潜油电泵的主要部位包括潜油电机、电机保护器、潜油离心泵、油气分离器、潜油电缆造成的影响有时是致命的，尤其油井高温、高压条件下井液对潜油电缆的护套层和绝缘层具有较强的渗透性，造成绝缘短路，缩短了潜油电泵的寿命。

1.1 硫化氢腐蚀

H2S是弱酸，H2S一旦溶于水，便立刻电离，使水具有酸性，H2S在水中的理解反应为：

H2SH++HS-

HS-H++S2-

在有硫化氢溶液中，含油H+，S2-，HS-，H2S分子，他们对金属的腐蚀是氢去极化过程。释放出的氢离子是强去极化剂，极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解反映而导致钢铁的全面腐蚀。呈酸性的H2S水溶液对钢铁和铜发生化学浮腐蚀。

硫化氢离解产生的HS-和HS离子，对金属腐蚀有加速作用。因为离解产生HS-和S2-离子吸附在金属的表面，形成加速电化学腐蚀的Fe（HS）-吸附复合离子。吸附的HS-使金属电位移向负值，促使阴极防氢加速，同时，它又使铁原子间键的强度减弱，使铁更容易进入溶液，加速了阳极反应，因此，使金属电化学失重腐蚀的速度加快。

1.2 二氧化碳腐蚀

二氧化碳腐蚀腐蚀可以划分为常规化学电化学腐蚀、固体力学化学腐蚀和流体力学化学腐蚀，CO2腐蚀不仅受高温高压影响，而且受到流速的强烈影响。关于高温高压CO2的腐蚀机理：台地壮腐蚀、蜗旋状腐蚀和点状腐蚀，点状腐蚀形状由于口小，闭塞电池效很强，形成孔外大阴极，孔内小阳极，使孔底Fe的溶解。腐蚀产物膜对于CO2腐蚀速率和腐蚀行为起着支配作用。对于碳钢来说，FeCO3是CO2腐蚀产物膜主要组成部分。受晶粒长大和物质传递等影响，碳钢的CO2腐蚀产物膜由三层腐蚀产物膜组成。最内层腐蚀产物较为致密，与基体结合较为牢固；中间层由明显的颗粒状FeCO3；组成，有时在颗粒状结品层中有孔洞；产物膜的最外层由细小的晶粒所组成。

二氧化碳的腐蚀类型及对潜油电泵的影响如下：深坑型腐蚀：腐蚀过程形成周边锐利界面清晰的坑，这种坑在比较短的时间内就能完全穿透管壁。苔鲜状腐蚀：呈均匀腐蚀或严重坑蚀。冲蚀：截面变化部位和收缩节流部位的流速增高，则腐蚀加剧。具资料表明，如果气流速度增加3.7倍，则腐蚀速度增加5倍，主要发生在潜油离心泵出口和泄油阀内等。潜油电泵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。

1.3 结垢腐蚀影响

结垢又叫垢蚀，对潜油电泵有四个方面的影响：（1）降低电机在环空中的散热；（2）堵塞离心泵和分离器的流道，造成油井产液量下降；（3）阻止轴等旋转部件的运动，使轴功率增大，最终导致中机烧毁：（4）加快对潜油电泵的坑腐蚀。

在潜油电泵中结垢严重、迅速，一方面主要是液态碱和表面活性剂加入，不仅改变地层岩石间隙与原油滴体系表面能，使原油液与岩石接触角变大，附在岩石上原油很容易被冲刷乳化出来，同时它也改变了潜油电泵内金属表面与采出液体系的接触角，使碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物等很容易沉积到潜油电泵内表面上。另一方面硅酸盐、二氧化硅等有粘性，在高速流动的情况下，与金属表面结合强度增大，形成的垢层比静止时附着力强。

2.潜油电泵防腐探讨

2.1 潜油电泵自身保护

针对潜油电泵的防腐蚀，可采取以下四种措施：（1）直接采用耐腐蚀材料（如不锈钢等）根据环境介质的不同，采用不同的钢材。此方法成本高，但潜油电泵使用寿命长。（2）采用镀层防腐，在普通钢材的外边镀一层耐腐蚀的合金。如蒙乃尔、镍合金、铬合金层等。镀层防腐我们一般选用镀高镍合金层，镀高镍合金层比较经济，防腐效果好。（3）采用涂层防腐，根据油井温度的不同，采用相应等级的涂料。涂层防腐我们选用的防腐涂料主要有四种： 100°C以下普通耐油防腐蚀涂料；120°C中温耐油防腐蚀涂料；200°C～300°C高温耐油防腐蚀涂料；烘干型耐油防腐蚀涂料；（4）在油井中注入缓蚀剂，以减缓腐蚀介质对潜油电泵的腐蚀。

2.2 潜油电泵本身的防垢

首先需改变电泵零部件表面与采出液体系的表面能，增大采出液与电泵零部件表面的接触角，其次增加电泵零部件表面光滑度。可在电泵与采出液接触的表面涂装涂料，即筛选防垢组合物，用于处理金属表面的方法。采用该方法可以有效地防止或至少能抑制或延长处于高结垢环境中金属表面结垢。

在油井中注入缓蚀剂防垢。是以氮三甲撑麟酸为缓蚀阻垢剂的母体，协同多种添加剂调整而成。利用有机磷同添加剂之间的协同作用，能与水中阳离子一起在金属表面形成具有抑制氧去极化的阴极过程和铁腐蚀的阳极过程的缓蚀剂吸附膜，显示出缓蚀性能。

2.3 潜油电泵本身的防腐蚀

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。在潜油电泵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，采用耐腐蚀金属材料和在碳钢表面镀镍合金层。并且根据腐蚀情况及部位的重要程度确定相应的方案，可提高潜油电泵在腐蚀性环境中的适应性。

在油井中注入缓蚀剂防腐。在油井中注入缓蚀剂以减少腐蚀程度，首先，明确油井的腐蚀物的浓度大小，根据腐蚀程度，决定其是否加入缓蚀剂；其次，确定油井的腐蚀类型，决定加入何种类型的缓蚀剂，以达到使用性和经济性的统一。

参考文献

[1] 张兴.液体粘度对潜油电泵工作特性的影响[D].东北石油大学，2015.

[2] 刘玉国.稠油潜油电泵工作寿命影响因素分析及治理[J].石油钻采工艺，2014，（04）：75-78.