＊杜侃方

（中海石油有限公司深圳分公司 廣東 518067）

引言

海洋石油具有非常大的壓力，與海平面壓力相比較，已經(jīng)超其2000倍。石油沉在海底深處，導(dǎo)致海洋石油開采極具難度，不僅專業(yè)技術(shù)要求非常高，而且鉆井機(jī)械設(shè)備防護(hù)工作要到位。鉆井機(jī)械設(shè)備存在特殊性，其專用于海洋石油資源開采工作中，直接決定了石油開采質(zhì)量，因此需要高度重視[1]。當(dāng)前我國海洋石油需求量不斷增加，對鉆井機(jī)械設(shè)備操作技術(shù)要求更高。該設(shè)備的應(yīng)用過程中，一個重要的問題就是腐蝕，對于此要有效解決，并積極改進(jìn)防治技術(shù)措施，使得鉆井機(jī)械設(shè)備更好地發(fā)揮功能，海洋石油開采量增加，對石油企業(yè)更好地發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。本文的研究中，結(jié)合現(xiàn)有各類石油鉆井設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，剖析各種因素導(dǎo)致現(xiàn)有的石油鉆井機(jī)械設(shè)備被腐蝕的主要成因，提出海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕問題防治技術(shù)措施。

1.石油鉆井機(jī)械設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

石油企業(yè)在開展鉆井工作的過程中，考慮到實際作業(yè)環(huán)境的特殊性，尤其是氣候惡劣的情況下，海上就會有很多不確定因素，嚴(yán)重影響石油開采工作的順利展開。尤其是在開展這項工作中，不同地質(zhì)環(huán)境所帶來的影響存在差異，進(jìn)行石油開采的時候就要充分考慮到實際情況。通常而言，不同的石油鉆井作業(yè)對于鉆井機(jī)械設(shè)備有不同的要求，要根據(jù)實際情況予以選擇。雖然滿足石油鉆井作業(yè)需求，但是各種鉆井機(jī)械設(shè)備在現(xiàn)場使用時，相關(guān)人員卻對其運(yùn)行狀態(tài)難以控制，日常維護(hù)工作難以到位[2]。當(dāng)前來看，西方一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家對石油鉆井機(jī)械設(shè)備的功能以及環(huán)境適應(yīng)性深入探索，將地形以及海洋環(huán)境之間的差異相結(jié)合，對于這方面的問題深入探索，就是考慮到不同地區(qū)的實際情況以及工作環(huán)境特點(diǎn)，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行研究開發(fā)，保證其科學(xué)合理性，以更好地發(fā)揮其功能，使得鉆井機(jī)械設(shè)備對環(huán)境有很好的適應(yīng)性，即便環(huán)境惡劣，地形復(fù)雜，也能夠順利完成工作。

相對而言，我國在鉆井機(jī)械設(shè)備的研究開發(fā)方面存在不足，主要體現(xiàn)為技術(shù)的落后。但是，我國改革開發(fā)的步伐加快，經(jīng)濟(jì)能力增強(qiáng)，在強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)支撐下，抓住了對外發(fā)展機(jī)遇，積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，在引進(jìn)高科技設(shè)備的同時，進(jìn)行深入分析以獲得尖端技術(shù)，并已經(jīng)獲得很多的成功經(jīng)驗，促使我國石油鉆井機(jī)械設(shè)備的研究開發(fā)取得各種顯著成效，技術(shù)水平大大提高。近年來，信息技術(shù)快速升級，信息技術(shù)用于鉆井機(jī)械設(shè)備研發(fā)中，使得設(shè)備自動化運(yùn)行，甚至可以遠(yuǎn)程操作，對環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性。如此，各種人員體力勞動量減少，勞動強(qiáng)度降低，使這項工作有較高的安全性。

2.導(dǎo)致海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備被腐蝕的主要因素

導(dǎo)致海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備被腐蝕的因素有很多，主要為三個方面，第一泄漏層位置不確定；第二電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備銹蝕；第三操作因素導(dǎo)致的機(jī)械設(shè)備腐蝕，具體如下：

(1)漏層位置不確定

石油鉆井工程中應(yīng)用防滲漏堵漏技術(shù)，可以有效解決滲漏問題。但是，目前需要解決一個重要問題，就是對泄漏層位置準(zhǔn)確定位，否則，難以保證堵漏質(zhì)量。落實到實際工作中，比較常見的情況是檢測到漏氣層位置，但是不能保證較高的精度，存在諸多不確定性，必然會對防滲漏堵漏技術(shù)的應(yīng)用效果造成不良影響。因此，專業(yè)人員在開展工作的過程中，只有準(zhǔn)確確定泄漏層位置才能進(jìn)行下一步工作，即更好地介入防漏堵，從而在防漏堵技術(shù)的應(yīng)用過程中獲得良好的效果。

從現(xiàn)在確定滲漏層位置過程中所應(yīng)用的技術(shù)方法來看，主要采用的是流體動力學(xué)分析方法，結(jié)合使用綜合分析方法。對泄漏層進(jìn)行判斷的時候難以明確具體位置，只能確定大致的范圍，定位的時候無法保證較高精準(zhǔn)度。這項工作要求有較高的工藝技術(shù)水平，而且在環(huán)境條件復(fù)雜的情況下，工作難度非常高，對于現(xiàn)場的實際需要難以滿足，在測量泄漏層的時候很難確定具體位置。對長裸眼段的定位過程中，由于一些工作人員意識上依然停留在傳統(tǒng)層面，不能創(chuàng)新技術(shù)方法，尤其是在尋找多個損失區(qū)的時候，不愿意采用新方法，就很難做好這項工作。出現(xiàn)這方面問題的重要原因是施工人員沒有較高的職業(yè)修養(yǎng)，這將極大地影響這項工作的順利展開，防漏堵技術(shù)應(yīng)用過程中不能獲得良好的效果。

(2)由于電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備銹蝕

在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的過程中，電解質(zhì)會直接接觸基礎(chǔ)表面。電化學(xué)反應(yīng)會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備表面出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕問題。通常而言，由于電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象，主要是出現(xiàn)陽極反應(yīng)，陽極反應(yīng)促使金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)變，成為相應(yīng)的自由態(tài)。之后，陽離子與其他物質(zhì)接觸之后相互結(jié)合，導(dǎo)致金屬被氧化，或者產(chǎn)生硫化現(xiàn)象，最終出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備表面發(fā)生腐蝕問題[3]。

然而在海洋石油開采過程中，電化學(xué)腐蝕問題是鉆井機(jī)械所有腐蝕問題中出現(xiàn)頻率最高的。在海洋石油開采中出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕時，正常情況是電解質(zhì)已經(jīng)和石油鉆井金屬表面發(fā)生直接接觸，此時腐蝕狀態(tài)與原電池造成的腐蝕現(xiàn)象比較相似。在海洋環(huán)境中海水和海泥交界位置極易出現(xiàn)由海泥、海水組成的腐蝕電池，在海洋環(huán)境中由于濕度比較大，在鉆井設(shè)備表面水層處會溶解一定量的二氧化氮，非常容易產(chǎn)生一些電解質(zhì)，并且鉆井機(jī)械會轉(zhuǎn)化成電池陽極，腐蝕區(qū)域即電池陰極。當(dāng)發(fā)生氧化反應(yīng)時，將會發(fā)生溶解問題，陰極將會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。海洋腐蝕問題即形容海水幾乎靜止、海水流動速度比較小的時候，陰極會受到氧氣擴(kuò)散的影響，石油鉆井設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問題，初期會先出現(xiàn)一些點(diǎn)腐蝕問題，點(diǎn)腐蝕程度會隨著時間增加而減弱，此時石油鉆井設(shè)備合金中含有的鐵金屬會和海水雜質(zhì)直接接觸，發(fā)生持續(xù)的電化學(xué)腐蝕問題。

(3)由于操作因素導(dǎo)致的機(jī)械設(shè)備腐蝕

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)的時候，由于材料在不同的環(huán)境中會產(chǎn)生變化，受到人為因素的影響沒有及時調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，就會導(dǎo)致石油鉆井機(jī)械設(shè)備表面出現(xiàn)局部腐蝕損壞的問題。此時，石油鉆井機(jī)械設(shè)備處于超溫狀態(tài)，或者在運(yùn)行的過程中處于超負(fù)荷狀態(tài)。由于石油鉆井機(jī)械設(shè)備日常管理中沒有采用正確的技術(shù)維護(hù)方式，或者出現(xiàn)問題的時候沒有及時維修，就可能會導(dǎo)致腐蝕問題可能進(jìn)一步惡化，設(shè)備整體運(yùn)行效率必然受到影響。引發(fā)此類情況的發(fā)生主要是由生產(chǎn)活動中各類因素引發(fā)的。為了能夠從根本上增強(qiáng)石油鉆井設(shè)備的防腐能力，那么就非常有必要全方面地考慮各類可能導(dǎo)致鉆井設(shè)備被腐蝕原因，并且有針對性地制定各類防腐辦法，以此提高設(shè)備防腐能力。

3.針對海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕問題采取的防治技術(shù)措施

針對海洋石油鉆井機(jī)械設(shè)備腐蝕問題可以采用四種措施，即不斷提高自主研發(fā)技術(shù)水平，定期檢查石油鉆井機(jī)械設(shè)備密封情況，不斷優(yōu)化石油化工設(shè)備操作流程，強(qiáng)化腐蝕控制工作，具體如下。

(1)不斷提高自主研發(fā)技術(shù)水平

目前，我國海洋石油鉆井作業(yè)過程中，所采用的鉆井機(jī)械設(shè)備核心技術(shù)主要是從工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)的。從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看，這對我國的海洋石油開采事業(yè)的未來發(fā)展非常不利[4]。因此，在應(yīng)用石油鉆井機(jī)械設(shè)備進(jìn)行石油開發(fā)的過程中，有必要加大海洋石油開采的強(qiáng)度，積極采用先進(jìn)技術(shù)，提高自主研究開發(fā)能力，加強(qiáng)與其他國家質(zhì)檢的相關(guān)技術(shù)合作，建立技術(shù)交流平臺，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)我國相關(guān)技術(shù)的自主研究開發(fā)。由于海洋石油開采工作所處環(huán)境非常復(fù)雜，甚至有些工作需要在數(shù)千米深的水域中進(jìn)行，環(huán)境非常惡劣，我國就需要積極吸收國外先進(jìn)的技術(shù)，還要不斷積累研發(fā)經(jīng)驗，同時還要鼓勵國內(nèi)專業(yè)技術(shù)人員或吸收學(xué)成歸來的技術(shù)人員參與到研究工作中，制造出自主產(chǎn)權(quán)的海洋石油鉆修井機(jī)械設(shè)備，以更好地為石油開采工作服務(wù)。

(2)定期檢查石油鉆井機(jī)械設(shè)備密封情況

在石油鉆井機(jī)械設(shè)備的實際運(yùn)行過程中，要做好定期檢查工作，主要是檢查石油機(jī)械設(shè)備的密封情況，充分保證機(jī)械設(shè)備實際運(yùn)行狀況以及安全性。對石油鉆井機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)測，可以從源頭上保障石油生產(chǎn)質(zhì)量。石油鉆井機(jī)械設(shè)備的密封性檢查，可以用消泡法。石油鉆井機(jī)械設(shè)備可以放置在壓力密封的房間里，之后浸入到水中[5]。采用科學(xué)有效的檢測技術(shù)檢查石油鉆井機(jī)械設(shè)備的密封性，對其高質(zhì)量運(yùn)行起到促進(jìn)作用。

(3)不斷優(yōu)化石油化工設(shè)備操作流程

對正常運(yùn)行的石油鉆井機(jī)械設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)登記時，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備表面有污物殘留要進(jìn)行及時清除，防止產(chǎn)生更加嚴(yán)重的腐蝕情況。在對設(shè)備進(jìn)行防腐蝕處理工作中，要控制好操作過程，主要是對設(shè)備縫隙以及周圍進(jìn)行防腐處理，特別要處理好焊接縫隙的防腐處理工作。在鉆井機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程中，有必要始終保持設(shè)備表面處于干燥狀態(tài)，溫度合適，以有效消除可能導(dǎo)致腐蝕問題的各項因素[6]。在具體的工作過程中，還需要使用高濃度硫酸對設(shè)備進(jìn)行干燥處理，以減少鉆井機(jī)械設(shè)備的腐蝕問題。設(shè)備安裝的過程中是否保證質(zhì)量也直接影響其使用性能以及防腐效果。因此，必須嚴(yán)格按照規(guī)定要求安裝石油鉆井機(jī)械設(shè)備，避免設(shè)備在使用過程中內(nèi)部物料流動速度以及流動狀態(tài)發(fā)生變化。在滿足實際鉆探要求的前提下，使用一些不易出現(xiàn)腐蝕問題的非金屬材料，使得設(shè)備整體防腐效果良好[7]。

(4)強(qiáng)化腐蝕控制工作

根據(jù)電化學(xué)腐蝕的原理，工程師可以對鉆井機(jī)械設(shè)備采用陽極保護(hù)策略，在腐蝕防控過程中，對該設(shè)備實施穩(wěn)定高效的防腐控制措施，為設(shè)備提供有針對性的保護(hù)，并根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)原理對金屬設(shè)備做好必要的防腐工作。具體的操作中，使其成為電池中的陰極，并通過陽極實現(xiàn)金屬部件的防腐控制[8]。在這一過程中，應(yīng)用電化學(xué)可以實現(xiàn)陽極保護(hù)，其優(yōu)勢顯著，被保護(hù)的鉆井機(jī)械設(shè)備表面金屬作為陰極得到了有效的保護(hù)，腐蝕問題得到有效控制。同時，還可以結(jié)合目前的方法，實現(xiàn)對金屬物質(zhì)的保護(hù)性處理，使被保護(hù)的金屬成為陰極，從而避免出現(xiàn)磨損問題。

4.結(jié)束語

通過上面的研究可以明確，我國石油企業(yè)開采海洋石油資源的過程中，鉆井機(jī)械設(shè)備至關(guān)重要，其對開采質(zhì)量以及效率都有重要的影響，直接關(guān)乎到石油開采效率。海上環(huán)境復(fù)雜多變，具有較高的風(fēng)險性，這就意味著海洋石油開采與陸地石油開采相比較有較高的難度。海水具有腐蝕作用，在開采過程中，鉆井設(shè)備遭到腐蝕是比較常見的問題，如果沒有及時優(yōu)化并有效解決問題，石油鉆井設(shè)備的功能無法充分發(fā)揮，其使用壽命也會受到影響。所以，采油企業(yè)應(yīng)用石油鉆井機(jī)械設(shè)備之前，要采用相應(yīng)的防腐技術(shù)，將防腐保護(hù)層建立起來，防止腐蝕問題影響鉆井機(jī)械設(shè)備功能，保證海洋石油開采效率大大提高。

現(xiàn)有設(shè)備腐蝕與防腐技術(shù)還有一些問題沒有解決，需要準(zhǔn)確計算腐蝕速度，提前預(yù)測金屬的剩余壽命，將更換時機(jī)確定下來。建議進(jìn)一步研究管道地下工況邊界、準(zhǔn)確預(yù)測管道剩余壽命、完善腐蝕預(yù)測模型等方面，并加強(qiáng)現(xiàn)場技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價工作，從而保證石油開采率的提高。