李丙虎(中石化西南石油工程有限公司重庆钻井分公司，重庆 400000)

0 引言

石油钻井机械设备的腐蚀问题，是影响到石油开采工作安全、精度、质量等诸多方面的一项重要问题。因为石油钻井机械设备势必会接触到不同的地形地貌下的各种地下矿物质、化学物质，在各种物质的共同影响下，必定会造成石油钻井机械设备不同程度的腐蚀。又由于在工作中，操作人员、保护人员知识水平的不同、经验的差异，也会处于不同的判断，对石油钻井机械设备采取不同的维护保养措施，不同的措施势必也会造成不同的保护程度，不当的维护措施甚至会造成适得其反的结果。为了提升设备的使用寿命，保障设备使用过程中的稳定性和安全性，必须综合分析造成石油钻井机械设备腐蚀的具体原因，对症施治，进行有针对性的维护工作。

1 石油钻井机械设备腐蚀造成的不同问题

石油是决定一国经济水平的重要指标。因此，石油的开采是一国发展内容的重中之重，是维护一国能源安全、经济安全的必然工作。但是，石油的开采工作是一项技术难度高、作业要求严、设备精度高的工作。石油开采中机械设备、人员等出现的问题，更是“牵一发而动全身”的影响到了整体工程安全性和进度。因此，必须重视其中的每一个重要环节，严格把关人员、设备等众多因素。石油钻井机械设备的腐蚀问题，不仅对被腐蚀设备本身有破坏作用，还会进一步造成一系列的机械设备损坏，最终对石油钻井设备造成巨大的损失，影响整体石油开采工作的顺利稳定进行。具体而言，有以下几点影响。

第一，石油钻井机械设备的腐蚀，会直接造成被腐蚀设备的损伤、穿孔、开裂等损伤；第二，在石油钻井机械设备被腐蚀后，随着损伤开口的增大，渗入内部的油、水、化学物质就会进一步的破坏设备的内部机械部件，造成设备的进一步损坏，出现影响工作的具体问题；第三，在地下物质的化学反应下，石油钻井机械设备相关部件的化学、物理性质可能会产生改变，造成机械散热不良、硬度不够等问题，进而造成工作中的突发问题、事故；第四，腐蚀会导致设备的物理性质发生改变，设备间的连接部位出现锈蚀、结晶，导致设备间的连接缝隙变大或设备关节卡死；第五，石油钻井机械设备的内部腐蚀会造成相关元器件、线路设备的短路、虚接乃至损坏。

因此，必须重视石油钻井机械设备产生的腐蚀现象，并采取针对性的措施着手解决。对于一些简单的锈蚀和磨损情况，应及时修复，使得设备可以保持在最佳运行状态，防止设备在被腐蚀的情况下，不断积累问题，导致最终发生更严重的生产问题。保障石油开采工作的顺利安全稳定推进。

2 不同环境对石油钻井机械设备腐蚀情况的影响

2.1 沙漠环境对石油钻井设备的影响

沙漠环境对于石油钻井机械设备有着极大的影响。在沙漠地区，相关气候环境干燥、地理环境多沙土尘埃，因此极易差生大量的扬尘以及相应的地下化合物，通过干、湿不同形式渗入机械设备、与其发生化学反应，导致腐蚀现象。进一步的，沙漠地区的昼夜温差大，在夏季时最高温度甚至会超过60℃，而相对应的夜晚则会低至10℃，由此，剧烈的昼夜温差变动，导致空气中的水蒸气快速冷却液化，与渗入的扬尘和化合物进一步反应，加快其与机械设备的化学反应、加剧腐蚀的程度。另外，昼夜温差大会导致机械设备的物理性质快速变化，随着环境温度的升高，内部微观分子结构变得脆弱、活跃，使得腐蚀过程更为剧烈。

2.2 海洋环境对石油钻井设备的影响

在海洋石油钻井平台的工作中，石油钻井机械设备直接接触海水，与复杂的化合溶液必定会产生强烈的反应。在海洋中，大量地存在着氯化钠，也就是我们常说的“盐”。除了氯化钠这种稳定的化合物以外，海水中还存在着大量的游离态钠离子，与氯化钠不同，钠离子是可以与机械设备中的金属单质、化合物发生反应的。钠离子会使石油钻井机械设备产生严重的腐蚀问题，在机械设备的金属表面生成锈蚀的氧化层，甚至会产生设备的穿孔、断裂等问题。除此之外，海洋内还存在着大量的酸性、碱性化合物，以及其他的活性金属离子，在水环境的促进作用下，会进一步加深石油钻井机械设备的腐蚀程度，缩短其设计寿命，甚至造成生产中的事故发生。

2.3 土地环境对石油钻井设备的影响

我国幅员辽阔，从北到南、从东到西涵盖多种不同的气候带及地质带，其中最常见的有黄土地貌、海岸地貌、河流冲抵平原、喀斯特地貌等。其中，在黄土、冲积平原等地貌类型上开展石油勘探开采工作，机械设备所受的腐蚀较轻；而喀斯特地貌等则因为地下包含了大量的碳酸盐类化合物，必须采取针对性的防护措施。

因此，总的来说，不同的土地地貌下会积存不同的腐蚀成本，对机械设备有不同程度、不同种类的腐蚀，因此必须采取相对应、相匹配的防腐蚀措施。

3 石油钻井机械设备不同部分腐蚀产生的原因

3.1 石油钻井机械设备外部的腐蚀

在石油钻井机械设备的工作中，势必会与相关开采环境产生直接接触，进而产生化学性质和物理性质上的变化。

在化学层面，在其和地下或水下的众多化合物、游离态离子等化学物质的接触中，随着防腐蚀涂层的被腐蚀被破坏，机械设备本体势必会受到一定程度的侵蚀。在目前的钻井机械设备制造加工工艺中，虽然进行了相关的防腐蚀处理，部分抗腐蚀性能优异的设备可以抵抗微量的化学物质的侵蚀。但是随着这些化学物质的不断积蓄，又加上部分的石油钻井机械设备的抗腐蚀能力并不是很强，最终就会导致机械设备的外部携带了化合反应产生的杂质。随着进一步的化学反应，这些杂质又进行二次反应、多次反应，对机械设备产生了不可逆转的严重破坏。

在物理层面，石油钻井机械设备在直接与石油、海水、地下水等液体的接触中，会直接在物理层面造成冲蚀、冲击。当机械设备进行快速运转、开采工作时，和周边的相关液体就会产生极强的作用力和反作用力，石油钻井机械设备就会受到这些液体的剧烈冲击，导致机械外部的防腐蚀保护膜、氧化保护膜磨损，进一步导致钻井机械设备的本体收到腐蚀损害。物理摩擦导致的高温高压的工作环境，也会进一步加剧腐蚀等化学反应的剧烈程度，加速设备的腐蚀、损坏。

3.2 石油钻井机械设备内部的腐蚀

石油钻井机械设备的核心工作就是开采石油，很明显，石油在被抽取的过程中也必定会接触到石油钻井机械设备，并且是在其内部产生接触。石油原油中含有大量的复杂的各种化学物质溶解或混合于其中，在抽取的过程中必定会和机械设备内部的金属外层产生化学反应。并且，石油钻井机械设备本身也是由不同的金属部件组合拼接而成的，因此不同部件受到腐蚀、反应之后产生的化合物在互相接触后又有可能发生置换反应等反应，导致不同机械金属部件之间的腐蚀物产生粘连问题，某些部件还会因为反应导致的物质流失而破碎、穿孔、断裂。

4 石油钻井机械设备产生腐蚀的外在原因

4.1 机械设备所用材料及工艺的原因

石油钻井机械设备通常使用金属进行铸造，不同的金属原料的化学活跃性质从根本上决定了其抗腐蚀的能力，然而，处于成本的考虑，必不可能使用最稳定的金、铂等金属作为制造石油钻井机械设备的主要材料。因此，就会选择采取各种不同的金属化合物进行铸造，并使用惰性金属进行镀膜、涂装。但不同的金属进行组合、镀膜、涂装，就会使得其在被腐蚀的情况下，由于腐蚀程度不一、产生的化合物不同，导致设备内部的化学环境复杂，各个腐蚀物之间相互影响，形成二次腐蚀。

4.2 机械设备固有结构的原因

由于石油钻井机械设备对精度有着其具体的要求，因此其构建复杂，势必会产生众多连接缝隙，这些固有的结构问题，导致抗腐蚀涂层、镀膜、隔离剂在这些角落、缝隙、关节处并不能很好的发挥作用，进而从点到面造成设备整体的锈蚀损坏。

4.3 相关维护人员工作效率的原因

在石油钻井机械设备的防腐蚀、反腐蚀实际工作中。一方面由于部分工程维护人员不能很好的将个人利益与企业利益相统一，因此上导致相关工作的水平、效率并不高，不能做到即使更新保护涂层，及时撤换损坏部件；另一方面，由于石油开采属于国有企业，相关工程项目属于国家项目，因此账目报备流程复杂，损坏部件的更换、维修的报备流程长，基层工作人员的自主操作空间小，导致相关机械设备维护效率不高，损坏部件不能被及时替换，导致机械整体受到更大的影响。

5 石油钻井机械设备腐蚀问题的解决措施

5.1 做好科学详尽的事前工程考察工作

由于我国幅员辽阔，地形复杂、地貌多样，因此有必要对具体的施工环境做出细致到位的考察。以当时当地的环境气候为参考，对石油钻井机械设备的防腐蚀准备工作和反腐蚀维护工作做出细致具体的调整和安排。

5.2 严格把关设备所用材料及涂装

应充分考虑到不同环境下不同材料的腐蚀程度、腐蚀方式以及相关的化学副产物，结合实际安排机械设备的防腐蚀镀层、涂装材料，防止设备间二次腐蚀、互相损坏的问题发生。

另外，还应严格把关相关设备的采购环节，科学考察上游设备供货商所供机械设备的用料是否符合相关抗腐蚀标准，从源头保障机械设备的抗腐蚀能力。

5.3 开展培训，提升相关工作人员能力与意识

为了相关抗腐蚀与反腐蚀工作能够顺利开展，应当积极展开相关的技术能力培训，通过对相关地理知识、化学知识等延展知识的培训，促进他们跨学科交叉发展自身的知识结构，提升相关工作人员对防腐蚀工作的立体认知，应用于工作当中，全面提升相关工作人员的工作水平。通过开展相关的教育，提高工作人员对防腐蚀工作的重要性的认知，促进他们在制度框架内更积极的进行相关的工作，积极沟通、认真工作，保证机械设备时刻处于最佳状态运转工作。

6 结语

石油钻井机械设备的腐蚀问题，是开展石油钻井开采工作中需要面临的重要问题。而腐蚀这一问题及其相关问题，受着当地的地理自然地貌环境、机械设备本身的材料、人员技术水平责任意识和相关报备报销制度等多方面的影响。必须通过科学的事前考察、严格的材料选取、与时俱进的人员培训等措施对其进行改善，以推进我国石油的开采建设不断进步。