钻井架的防腐工艺探析

赵庆

摘 要：探究钻井工程中主体设备钻井架防腐工艺的改进必要性，分析了钻井架腐蚀的种类、腐蚀的原理，并针对腐蚀机理、腐蚀状况，笔者就石油钻采设备钻井架的防腐工艺展开相关的调查研究，查究其中所存在的问题，并提出完善石油钻采设备钻井架的防腐工艺的针对性措施。

关键词： 钻井架;腐蚀;工艺

前言

钻井工程中最为重要的主体机械结构件就是钻井井架。钻井工程业务的开展时常都在气候恶劣的野外露天环境中作业开采，钻井架就会时常受到钻采固控设备使用的各种泥浆中的酸、碱、盐等威胁，钻井机械受到严重的腐蚀侵袭。腐蚀是自然界中非常普遍的化学现象。金属表面与周围介质发生化学及电化学作用而遭受破坏表面金属层的现象，就叫做腐蚀。造成机械设备、机械结构件损坏甚至报废的主要原因就是腐蚀。当设备发生了腐蚀，其使用效率以及寿命就会大打折扣。特别是对于钻井架而言，就更是有着不可估量的危害以及损失。

本文将从这一现象切入对石油钻采设备钻井架的防腐工艺探析。分析其发生腐蚀的原因，并探讨出较为科学合理的防腐工艺，希望能够对目前国内石油钻采钻井架所采取的防腐措施中起到积极的启发作用。

1 钻井架的防腐工艺完善的必要性分析

腐蚀根据不同的原理有多种分类：按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀;按照环境介质不同可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质腐蚀、非电解质腐蚀、接触腐蚀、应力腐蚀等;按照腐蚀的形态分为普遍腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀断裂等。

石油的钻探开采的地方往往都在干旱的沙漠、海洋、滩涂等一些环境恶劣、地理位置十分复杂的地形。钻探开采设备的部件长期裸露在一个特定的环境中，氧气、酸、碱和水分等会对设备造成不同程度的腐蚀;钻井设备在钻进过程中会与多种液体直接接触，如水、泥浆、压缩空气，同时还有很多含有化学成分的冲洗液、乳化液、机油、润滑油等极有可能腐蚀设备的混合液体。由于各种因素的相互作用，往往产生非常严重的腐蚀，一般包括应力腐蚀、腐蚀疲劳、空蚀腐蚀等。钻井架一旦出现了腐蚀，其的使用寿命就会大打折扣，尤其在钻井过程中，如遇地层中有硫化氢气体从井内溢出，硫化物和氯化物会与机械表面发生化学反应，会造成钻具、井架的严重化学腐蚀。同一设备接触多种物化性质各异的介质，也会加速腐蚀。这种情况下，化学腐蚀是具有破坏性的，被硫化氢严重腐蚀的钻具必须要强制报废的。并且发生意外事故而造成人员伤亡的几率也大大增加。因此，为了避免以上情况的出现，应该进一步提高并完善钻井架的防腐工艺。

对于钻井架，我们应该通过科学的手段做好井架的设计选型、使用及维护保养工作，严格控制钻井架的腐蚀情况，才能保证其使用寿命和经济价值，也就保证了安全，增加了钻井工程的经济效益。

2 钻井架使用防腐过程中存在的问题

2.1设备维护力度不足

在石油的钻采过程中，很多作业人员由于恶劣的工作环境，往往会忽略钻井架的保养或者维护。开采设备大部分的工件都是制作自钢材。而钢材在长期接触沙漠、滩涂、海洋等环境的情况下，很容易发生外皮老化等腐蚀现象。如果作业人员没有为钻井架表面涂上一些诸如底漆或者涂层之类的保护措施，那么开采设备在一段时间后就出现了腐蚀现象，进而影响了石油钻采的工作进程，同时也影响了石油钻采的成功率。

2.2油漆配套不合理

这里说的油漆是指钻井架表面所需要喷涂的面漆。处于对海洋或者沙漠环境的考虑，钻井架的防腐工艺需要进一步完善。而一些作业人员认为只需要定期定量在钻井架表面喷涂上油漆就可以达到防腐的目的了。然而事实上并非如此。工件表面所使用的油漆是讲究配套使用的。例如双氧底漆和锌的比例混合就是对结构件一个综合的防腐处理。而作业人员在喷涂过程中过多的消耗了锌，那么就会大大减低了油漆的耐候性，还影响了结构件表面的美观。

3 完善钻井架的防腐工艺

3.1优选油漆型号

经相关的调查比较发现，脂肪族聚氨酯面漆有着较好的防腐性。因为开采设备的工作环境大都是在沙漠、海洋、滩涂等一些较为复杂恶劣的地形。而油漆的抗击气候能力直接影响着开采设备的防腐能力。脂肪族聚氨酯面漆还有着很强的抗磨损抗冲击的能力，能够很好的保护开采设备的外皮以及内部的物理构造。在具有防腐性的面漆类型中，脂肪族聚氨酯面漆是一种最佳的选择。此外，氯化橡胶面漆的也具有很强的防腐性，并且还具有非常优异的耐水性能。很多处于海洋或者滩涂的钻探开采往往选择使用氯化橡胶面漆。除了其本身较强的耐水性能之外，在耐酸性能以及耐碱性能上也是十分之强的，十分适合用来作业于湿润的环境。

3.2完善涂层配套体系

石油的钻采对于开采的地理环境以及开采的设备也都有着特殊的要求。由于石油的鉆采作业大都是裸露于大气中或者是深水中，而开采设备的很多主要部件例如井架，钻台等大都是用钢铁制作而成的。因此设备的防护性较差。而为了能够将设备和外界的恶劣环境相隔开来，应该采用在设备外部加上保护涂层的措施。这是一个简单且可行性较强的防腐工艺。例如油漆就是一种很不错的涂层保护材料。值得注意的是，在油漆的选择上应该充分考虑到一下因素。首先是其防锈性能。因为保护涂层的最基本作用就是防腐。而设备生锈会进一步导致腐蚀的发生。其次就是保护涂层的耐候性以及柔韧性。只有将这些油漆的性能都考虑进去了，才能给设备加上一个理想的涂层保护。

3.3防腐喷涂工艺

前面提到的完善涂层配套体系是一个行之有效的防腐措施。而根据不同的涂层工艺所具有的防腐性能有所差异，因此应该在加上保护涂层之前先为设备外部涂上底漆。这里的底漆是先采用喷砂进行预处理。这样的做法是想要提高底漆和工件表面的粘着力。让底漆能够和设备表面在较短的时间就能够迅速依附。底漆的点涂对温度有着一定的要求。最佳的温度应该在五摄氏度左右。底漆和后面油漆的喷涂应该在三个小时和一天之内。这样所喷涂上去的漆膜就不容易受外界的温度或者湿度的影响而发生掉落。喷完底漆之后，然后再涂上封闭漆起到固定漆膜的作用。每涂上一层新面漆之前，都要确保每个涂层的干燥度。这样工件表面和油漆之间的附着力才有保障。

结论

综上所述，钻探开采设备的防腐工作，关系着钻探开采设备的使用寿命，更关系着钻探开采工程的安全实施钻井。如果钻井架发生严重腐蚀等状况，不仅会影响到钻井工作的效率，甚至还可能会影响到钻井人员的生命安全状况。因此，完善石油钻采设备的防腐工艺是十分有必要的，具有十分重要的现实意义。我们需要的不仅仅是一套专业的设备，还需要在设备的维护保养上下足功夫，在钻井架的防腐的原理和工艺上实现创新突破，以不断降低钻井成本和保证钻井安全，更有力促进钻探事业发展。

参考文献：

[1] 白续铎，赵晓红，陈九顺;铝管鞋油气胀腐蚀与缓蚀问题的研究[J];黑龙江大学自然科学学报;1989年01期

[2] 张晓;;一种用于腐蚀检查和厚度测量的涡流探头[A];无损检测专业委员会第七届年会论文集[C];2000年

[3] 何业东，气慧滨;材料腐蚀与防护概论[M];机械工业出版社;2005年

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