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[摘 要]煤层气井在生产过程中经常出现管杆腐蚀问题，严重影响井的连续性排采。抽油杆腐蚀断脱、油管腐蚀穿孔等导致井下小修作业，从而给企业带来巨大经济损失。本文结合煤层气井情况，分析各种腐蚀产生的原因和导致因素，然后提出合理建议及应对措施，以期找到处理此类问题的方式和预防措施，达到减少由于腐蚀引起的小修作业次数，最大限度降低损失的目的。
[关键词]煤层气井 管杆腐蚀措施
中图分类号：TE933.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0166-01
一、腐蚀的发生
腐蚀是指材料与环境发生化学反应或电化学反应所造成的破坏。这种破坏导致材料性能的损失与失效，造成资源浪费乃至引发设备事故。金属材料和非金属材料均可以和环境介质发生作用而腐蚀。金属腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学或电化学反应而遭到破坏的现象。对金属材料而言，腐蚀是一种自发的过程，除了少数贵金属（金、铂等）外，各种金属都有转变成离子的趋势，这种向离子化或化合物状态变化的过程，伴随着自由能的降低。
1.井下腐蚀因素
煤层气开采过程遵循排水降压原理，采出水过程中水的矿化度高，并常伴有硫化氢、二氧化碳、溶解氧等腐蚀性物质，会对井下管杆产生腐蚀；地面集输处理过程中，同样会对各种管线产生腐蚀；因此需要预防腐蚀的发生。
2.井下管杆腐蚀
井下介质发生腐蚀、结垢会使井下管杆、机具的工作条件变得恶劣，其危害主要表现为机械性能下降导致抽油杆断脱、油管穿孔、卡泵等，造成煤层气井的产水减少从而影响产气量、导致修井费用的上升。目前煤层气井采出水过程普遍存在井下材料、用具等腐蚀现象。
二、井下管杆腐蚀的因素
1.物理因素
1.1 压力因素
一般情况下，溶解水中的氧气、二氧化碳和硫化氢等的溶解度，随着压力的升高而增大，而高浓度的氧气和二氧化碳参与的化学反应就越强烈，从而对金属表面的腐蚀越严重，随着压力的降低，氧气和二氧化碳的溶解度降低，对金属的腐蚀就越轻微。常态下水中的氧气和二氧化碳在水总的含量不足以让他们在水中发生剧烈反应。煤层气井排水过程溶解于井水中的二氧化碳和氧气会随着井下压力的增大而增大，于是高浓度的两种气体就会以水为介质发生剧烈的反应，对井下的金属或者用具造成不同程度上的腐蚀损坏。
1.2 温度因素
根据排采数据和跟踪井下情况观察得出井下的腐蚀快慢与温度有着密切的关系，这种腐蚀的速率会随着温度的增高成比例的增高。数据表明井下温度上升金属的腐蚀速度就会相应的增加，所以在不同井深温度下对井下材料的腐蚀危害程度不一样，这个在修井过程提出管杆得以验证。
1.3 流速因素
煤层气井下腐蚀因素中，井下流体的流动速度扮演着“运输载体”的角色，它虽然不直接对井下设备产生危害，但是它造成的损失却是不容小视的。它的存在会促进腐蚀物质向金属设各表面扩散接 触，还促进腐蚀性反应物向周围扩散交换。另外，流速的增加还会对贴附在金属表面的保护膜造成一定的破坏，从而加快了金属腐蚀进度。
1.4 偏磨腐蚀
井下偏磨主要是由油管和抽油杆错位造成的，地质条件不同这种影响在煤层气斜井中普遍存在。按照电化学原理，偏磨处由于金属大部分暴露而活化，这样就成了受腐蚀的阳极区。此外，与抽油杆或者是油管相比较，偏磨部分的面积是很小的，这样就会形成电化学上的大阴极和小阳极，从而造成在很短的时间内腐蚀速率很快，严重的会出现油管穿孔或者是造成抽油杆腐蚀断裂等情况发生。
2.化学因素
煤层气井排水过程井下水中溶解了很多的气体，这些气体都会在水中与周围的金属设备发生化学反应，从而造成化学腐蚀。如氧气既可以与井下金属反应，又能够为反应提供条件，从而使腐蚀速率变得很快；硫化氢在气体状态下不具腐蚀性，一旦溶于水便会电离出氢离子对金属造成严重的腐蚀；而大量的二氧化碳溶于水中则会造成井水ph值得下降使水呈酸性，对水中的所有金属设备造成腐蚀伤害；当然它会随着压强的增大而增加腐蚀的程度及速率。
三、防腐蚀方法
1.防腐金属材料应用
煤层气井排采理念是排水降压，排采过程地下水连续性采出，气体解析降压稳定采出。整个过程对金属腐蚀不可避免有一定影响，结合现场情况选择合适钢材，选择抗酸性、抗耐磨性较好的材料，注意各种化学反应的影响，尽量使用电极电位近似的金属材料互相组配对于气井防腐蚀很重要。目前大部分煤层气井采用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）内衬油管。该管材是在钢制普通油管内衬一层超高分子量聚乙烯（UHMWPE）管材，采用专用技术使衬管与钢制油管紧贴在一起，形成“管中管”结构。这种内衬油管不仅可以解决油管偏磨、腐蚀、结腊等难题，同时由于其摩擦系数较低，还可降低油井光杆负荷、抽油杆柱底部应力，延长抽油杆柱的寿命。
2.非金属材料应用
可以使用良好的耐腐蚀性非金属材料。像各种大理石、天然岩石、白云石等人造硅酸盐材料，或者是陶瓷、玻璃、搪瓷等有機材料，还有朔料、朔脂等现代高分子材料都可以很好的起到防腐蚀的作用，现如今，油气田设备中使用最多的是玻璃钢和有机材料。
3.镀层材料应用
为了防止材料腐蚀还可以使用附膜保护方法，这样就可以使金属设和介质分隔开，从而起到防止被腐蚀的作用。另外，针对受到严重腐蚀的井，油管或者是抽油杆表面都应该做好防腐处理。对于无偏磨井的油管杆表面可以使用涂料、化学镀油等手段，而对于偏磨比较严重的井应该使用耐磨的树脂朔料内衬油管。目前开始推广使用双弧面电镀钨合金节箍，主要材质为35CrMo，并电镀钨合金，不仅具有较好的防偏磨效果，也有较好的抗腐蚀性能，沁水盆地区块煤层气井使用效果很好。
4.缓蚀剂应用
为延长煤层气井材料的使用寿命，可适当添加一定浓度的缓蚀剂。其作用是通过几何覆盖效应，亲水端对金属表面有很大的亲和力吸附在金属表面，疏水端在溶液中对水分子排斥，形成一层吸附膜，阻止了金属阳极反应产生的金属离子从金属表面转移到介质中，从而阻滞了金属在腐蚀介质中的腐蚀过程。针对水中溶解众多的氧气可发生腐蚀，可以在水中投入一些还原性比较强的还原剂，这样就可以反应掉水中的氧气，从而达到防腐的目的；对于硫化氢的腐蚀可以加入一些除硫剂或者是专门针对硫化氢的缓蚀剂。
5.加强管理
对于一些煤层气井的腐蚀还有一些原因是在材料的安装时人为的失误造成的，由于在材料的安装期间工作不当，很容易造成油管和抽油杆错位的现象，从而造成了两者之间的偏磨，在这之后倘若没有有效的管理与控制，那么就会使偏磨、腐蚀变得越来越严重，最终导致小修作业的发生。
四、防腐措施及建议
1.涂镀层油管主要依靠其涂层或镀层来隔绝钢体与腐蚀介质的接触，从而达到防腐的目的。例如：修井过程中使用防腐蚀抽油杆、防腐蚀柱塞等材料。
2.根据井的不同腐蚀环境，采用不同的缓蚀剂类型，制定缓蚀剂加注周期和加注量等加注工藝措施，逐步达到“一井一法一工艺”的精细化防腐方法；。
3.美国和日本等发达国家已普及使用13Cr不锈钢油套管，以提高抗腐蚀的能力。国内宝钢和天钢 已开发出此产品，并已成功应用于国内部分油气田中。
参考文献
[1] 《油气田腐蚀与防护技术手册》编委会.油气田腐蚀与防护技术手册[M].北京：石油工业出版社，1998
[2] Л.C.萨阿基扬，等.油气田设备防腐蚀[M].北京：石油工业出版社，1988.
[3] 杜清珍，谢刚，杨梅红，郑云萍，田中太.华北油田油井腐蚀原因分析[J].西南石油大学学报（自然科学版），2O13，03：42—148.
[关键词]煤层气井 管杆腐蚀措施
中图分类号：TE933.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0166-01
一、腐蚀的发生
腐蚀是指材料与环境发生化学反应或电化学反应所造成的破坏。这种破坏导致材料性能的损失与失效，造成资源浪费乃至引发设备事故。金属材料和非金属材料均可以和环境介质发生作用而腐蚀。金属腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学或电化学反应而遭到破坏的现象。对金属材料而言，腐蚀是一种自发的过程，除了少数贵金属（金、铂等）外，各种金属都有转变成离子的趋势，这种向离子化或化合物状态变化的过程，伴随着自由能的降低。
1.井下腐蚀因素
煤层气开采过程遵循排水降压原理，采出水过程中水的矿化度高，并常伴有硫化氢、二氧化碳、溶解氧等腐蚀性物质，会对井下管杆产生腐蚀；地面集输处理过程中，同样会对各种管线产生腐蚀；因此需要预防腐蚀的发生。
2.井下管杆腐蚀
井下介质发生腐蚀、结垢会使井下管杆、机具的工作条件变得恶劣，其危害主要表现为机械性能下降导致抽油杆断脱、油管穿孔、卡泵等，造成煤层气井的产水减少从而影响产气量、导致修井费用的上升。目前煤层气井采出水过程普遍存在井下材料、用具等腐蚀现象。
二、井下管杆腐蚀的因素
1.物理因素
1.1 压力因素
一般情况下，溶解水中的氧气、二氧化碳和硫化氢等的溶解度，随着压力的升高而增大，而高浓度的氧气和二氧化碳参与的化学反应就越强烈，从而对金属表面的腐蚀越严重，随着压力的降低，氧气和二氧化碳的溶解度降低，对金属的腐蚀就越轻微。常态下水中的氧气和二氧化碳在水总的含量不足以让他们在水中发生剧烈反应。煤层气井排水过程溶解于井水中的二氧化碳和氧气会随着井下压力的增大而增大，于是高浓度的两种气体就会以水为介质发生剧烈的反应，对井下的金属或者用具造成不同程度上的腐蚀损坏。
1.2 温度因素
根据排采数据和跟踪井下情况观察得出井下的腐蚀快慢与温度有着密切的关系，这种腐蚀的速率会随着温度的增高成比例的增高。数据表明井下温度上升金属的腐蚀速度就会相应的增加，所以在不同井深温度下对井下材料的腐蚀危害程度不一样，这个在修井过程提出管杆得以验证。
1.3 流速因素
煤层气井下腐蚀因素中，井下流体的流动速度扮演着“运输载体”的角色，它虽然不直接对井下设备产生危害，但是它造成的损失却是不容小视的。它的存在会促进腐蚀物质向金属设各表面扩散接 触，还促进腐蚀性反应物向周围扩散交换。另外，流速的增加还会对贴附在金属表面的保护膜造成一定的破坏，从而加快了金属腐蚀进度。
1.4 偏磨腐蚀
井下偏磨主要是由油管和抽油杆错位造成的，地质条件不同这种影响在煤层气斜井中普遍存在。按照电化学原理，偏磨处由于金属大部分暴露而活化，这样就成了受腐蚀的阳极区。此外，与抽油杆或者是油管相比较，偏磨部分的面积是很小的，这样就会形成电化学上的大阴极和小阳极，从而造成在很短的时间内腐蚀速率很快，严重的会出现油管穿孔或者是造成抽油杆腐蚀断裂等情况发生。
2.化学因素
煤层气井排水过程井下水中溶解了很多的气体，这些气体都会在水中与周围的金属设备发生化学反应，从而造成化学腐蚀。如氧气既可以与井下金属反应，又能够为反应提供条件，从而使腐蚀速率变得很快；硫化氢在气体状态下不具腐蚀性，一旦溶于水便会电离出氢离子对金属造成严重的腐蚀；而大量的二氧化碳溶于水中则会造成井水ph值得下降使水呈酸性，对水中的所有金属设备造成腐蚀伤害；当然它会随着压强的增大而增加腐蚀的程度及速率。
三、防腐蚀方法
1.防腐金属材料应用
煤层气井排采理念是排水降压，排采过程地下水连续性采出，气体解析降压稳定采出。整个过程对金属腐蚀不可避免有一定影响，结合现场情况选择合适钢材，选择抗酸性、抗耐磨性较好的材料，注意各种化学反应的影响，尽量使用电极电位近似的金属材料互相组配对于气井防腐蚀很重要。目前大部分煤层气井采用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）内衬油管。该管材是在钢制普通油管内衬一层超高分子量聚乙烯（UHMWPE）管材，采用专用技术使衬管与钢制油管紧贴在一起，形成“管中管”结构。这种内衬油管不仅可以解决油管偏磨、腐蚀、结腊等难题，同时由于其摩擦系数较低，还可降低油井光杆负荷、抽油杆柱底部应力，延长抽油杆柱的寿命。
2.非金属材料应用
可以使用良好的耐腐蚀性非金属材料。像各种大理石、天然岩石、白云石等人造硅酸盐材料，或者是陶瓷、玻璃、搪瓷等有機材料，还有朔料、朔脂等现代高分子材料都可以很好的起到防腐蚀的作用，现如今，油气田设备中使用最多的是玻璃钢和有机材料。
3.镀层材料应用
为了防止材料腐蚀还可以使用附膜保护方法，这样就可以使金属设和介质分隔开，从而起到防止被腐蚀的作用。另外，针对受到严重腐蚀的井，油管或者是抽油杆表面都应该做好防腐处理。对于无偏磨井的油管杆表面可以使用涂料、化学镀油等手段，而对于偏磨比较严重的井应该使用耐磨的树脂朔料内衬油管。目前开始推广使用双弧面电镀钨合金节箍，主要材质为35CrMo，并电镀钨合金，不仅具有较好的防偏磨效果，也有较好的抗腐蚀性能，沁水盆地区块煤层气井使用效果很好。
4.缓蚀剂应用
为延长煤层气井材料的使用寿命，可适当添加一定浓度的缓蚀剂。其作用是通过几何覆盖效应，亲水端对金属表面有很大的亲和力吸附在金属表面，疏水端在溶液中对水分子排斥，形成一层吸附膜，阻止了金属阳极反应产生的金属离子从金属表面转移到介质中，从而阻滞了金属在腐蚀介质中的腐蚀过程。针对水中溶解众多的氧气可发生腐蚀，可以在水中投入一些还原性比较强的还原剂，这样就可以反应掉水中的氧气，从而达到防腐的目的；对于硫化氢的腐蚀可以加入一些除硫剂或者是专门针对硫化氢的缓蚀剂。
5.加强管理
对于一些煤层气井的腐蚀还有一些原因是在材料的安装时人为的失误造成的，由于在材料的安装期间工作不当，很容易造成油管和抽油杆错位的现象，从而造成了两者之间的偏磨，在这之后倘若没有有效的管理与控制，那么就会使偏磨、腐蚀变得越来越严重，最终导致小修作业的发生。
四、防腐措施及建议
1.涂镀层油管主要依靠其涂层或镀层来隔绝钢体与腐蚀介质的接触，从而达到防腐的目的。例如：修井过程中使用防腐蚀抽油杆、防腐蚀柱塞等材料。
2.根据井的不同腐蚀环境，采用不同的缓蚀剂类型，制定缓蚀剂加注周期和加注量等加注工藝措施，逐步达到“一井一法一工艺”的精细化防腐方法；。
3.美国和日本等发达国家已普及使用13Cr不锈钢油套管，以提高抗腐蚀的能力。国内宝钢和天钢 已开发出此产品，并已成功应用于国内部分油气田中。
参考文献
[1] 《油气田腐蚀与防护技术手册》编委会.油气田腐蚀与防护技术手册[M].北京：石油工业出版社，1998
[2] Л.C.萨阿基扬，等.油气田设备防腐蚀[M].北京：石油工业出版社，1988.
[3] 杜清珍，谢刚，杨梅红，郑云萍，田中太.华北油田油井腐蚀原因分析[J].西南石油大学学报（自然科学版），2O13，03：42—148.