孙 涛

（延长油田股份有限公司志丹采油厂，陕西延安 717500）

在油田作业面注水、找堵水、酸化、压裂等相关工艺作业实施的过程当中，井下工具作为重要设备参与其中，其质量性能直接关系到工艺实施是否顺利，对于整个油田作业面稳油控水、增储上产、采收率提升有着非常关键的意义与价值。但受到井下作业面腐蚀性介质的影响，井下工具设备在经过长时间高负荷运行后可能会出现不同类型、不同程度的失效问题，若不及时进行修复检测，可能影响设备运行性能，导致其使用寿命缩短。因此，业内人士必须充分评估井下工具失效的具体表现形式，了解失效产生的原因，并积极进行修复检测，以严格把控质量关卡，确保井下工具设备的安全、稳定运行。

1 井下工具失效形式

1.1 结垢

结垢是指水体中矿物质结晶并沉淀所形成的。受到结垢影响，井下工具可能发生如下变化：

（1）受水垢中固体微粒影响导致井下工具表面出现腐蚀或者冲蚀的问题；

（2）导致井下工具流通孔径降低，影响工具作业效率；

（3）导致井下工具零部件表面粗糙度增加，导致工具密封性能降低，甚至出现失效问题。有关研究中通过对井下工具起出后相关性能的检测发现，工作时间持续一个月以上，与液体直接接触的井下工具零部件表面上可见较为明显的水垢，且呈球粒状分布。且随着工具工作时间的延长，水垢直径有增大趋势，分布密度也有所增加，并且对于表面粗糙度较大的零部件而言，结垢情况往往更为严重。除此以外，相较于其他零部件，主流通孔道结垢情况更为明显，处理难度更大。

1.2 腐蚀

在井下作业环境中，工具设备腐蚀以电化学反应所致自然性腐蚀为主。根据表现形式的不同，其失效类型可以分为以下几类。

1.2.1 均匀性腐蚀

当井下工具零部件与井液直接接触时均匀产生化学反应，导致金属层厚度降低，尤其在酸化处理后油井作业环境中比较常见。

1.2.2 冲蚀性腐蚀

井下工具零部件表面上覆盖薄膜可能因高速气液流影响而发生失效破坏，表现为局部腐蚀，尤其对于存在悬浮固体颗粒或者气体的液流而言，局部腐蚀严重程度以及破坏程度均会有所加剧，甚至可沿同一方向出现沟槽、斑点缺陷。

1.2.3 电化学、双金属性腐蚀

对于井下腐蚀性介质工况而言，不同金属零部件可能因材质性能影响而出现较为明显的电位差，直接接触时导致电流产生，造成金属腐蚀缺陷。

1.2.4 点蚀

作为井下工具常见腐蚀缺陷之一，其具体表现为关键零部件表面麻点分布或孔洞；第五是锈蚀。井下作业注水环节中可能因设备密封性能缺陷导致井内进入一定氧并在水体内大量溶解，短时间内造成设备工具表面水锈缺陷的形成，尤其在含硫盐水系统中比较常见，且病害程度严重。

1.3 漏失

漏失问题在井下作业面管柱设备中比较常见，可能因丝扣松、斜扣、强腐蚀、油管材质性能低等因素所致。一般情况下，漏失问题可以根据发生部分进行分类，在具体表现以及验证处理方法上有所不同。

1.3.1 配水器以上部分漏失

漏失后会导致各层水量异常降低，井口油套压基本维持在平衡状态下，同一注水压力条件下全井水量有所上升，或在同一配注水量条件下导致注水压力的异常降低。

1.3.2 第一级封隔器以下部分漏失

漏失后关键部位对应的层位水量有异常上升的趋势，导致水嘴控制性能失效，降低全井注水压力。受到漏失问题的影响以及强水力冲击、高温高压的共同作用，缺陷部位会在短时间内出现发展趋势，直接影响井下管柱的作业安全性与稳定性。

2 井下工具修复检测

2.1 结垢的修复检测

现场工作人员需要根据对井下设备零部件表面水垢化学成分及其构成比的分析，采取针对性的修复检测方法。若属于水溶性水垢（多为氯化钠水垢），可直接用淡水浸泡冲洗，以达到满意的修复效果；若属于非水溶性水垢，则可以采取机械或化学形式的修复方法。以机械形式修复方法为例，可安排专人借助刮管器直接刮除水垢，或通过机床加工的方式清除零部件表面大面积水垢缺陷。本方法的处理效果彻底、有效，但需要工作人员根据零部件的规格尺寸更换机加工刀具或刮削工具，耗时较长且损耗较大。化学清除方法则是根据水垢化学成分的构成情况，用化学剂清除表面结构缺陷。以井下设备作业环境中形成水垢较为常见的构成成分硫化亚铁、碳酸钙为例，清除此类水垢缺陷可以将工具零件拆卸后直接浸泡至浓度10.0%的醋酸溶液中，直接擦洗即可，修复可靠且作业效率高。

2.2 腐蚀的修复检测

以抽油井为例，抽油泵装置上下冲程往复作业，井下作业面油管锚、接脱器等关键设备装置在此过程中进行脉动循环，导致腐蚀缺陷表面出现应力集中分布的问题，并形成裂纹缺陷。如修井作业超载冲击状态下可能导致关键零部件出现脆性断裂的问题，因此相关作业人员必须及时检测零部件腐蚀表面，并对其进行可靠修复。目前技术条件支持下对井下工具腐蚀表面的修复处理以金属层涂镀为主，其中以镀铬层的耐磨性能、硬度、防腐蚀性能、黏结性能最为突出，在石油机械井下工具修复领域中应用最为常见，同时具有增产节约的效果。

2.3 漏失的修复检测

在油田作业面进入特高含水开发后期，注水作业的价值得到进一步凸显，但有关水井判断管柱失效缺陷方面并不具备油井示功图一类清晰直观的方法，导致针对管柱失效问题的修复检测相对比较滞后。造成井下管柱失效的原因众多，结合油田所处地区实际情况，可能与出砂严重、套损井多等因素相关，再加上高温、高压环境的影响，导致管柱出现不同程度失效情况。前文已经分析出配水器以上部位漏失、以及第一级封隔器以下部位漏失这两种类型，对漏失产生的原因以及对管柱所造成的影响进行了分析，在具体验证的过程中也可按照该标准进行分类，对于第一种漏失情况，在验证检测时应当重点核实井口油套压流量计测试分段取点测定具体漏失部分，对于第二种漏失情况则应当布设流量计在各工具上下分别取点，验证漏失位置，各层均投死咀，测全井水量。

3 结束语

在油田作业面注水、找堵水、酸化、压裂等相关工艺作业实施的过程中，井下工具作为重要设备参与其中，其质量性能直接关系到工艺实施是否顺利，对于整个油田作业面稳油控水、增储上产、采收率提升有着非常关键的意义与价值。尤其针对一些采油厂而言，注水井井况差，针对井下工具失效问题的判定难度较大，因此必须充分利用各项检测数据，将判断与验证相结合，总结失效的具体表现形式以及严重程度，通过综合分析与论证的方式，确保修复检测的针对性与可靠性。本文以井下工具为例，针对井下工具在实际运行中常见的失效形式进行分析，主要包括结垢、腐蚀、以及漏失这三种类型，并研究了不同失效形式所对应的修复检测方法。