在油气田开发过程中，腐蚀是一个伴随始终的严重问题。钻井工程中使用的各种专用管具及机械装备处于含氧、硫化氢、二氧化碳或导电性的钻井液中，即金属处于易发生电化学腐蚀的环境中。

    加之，钻井过程中金属材料大多处于动态环境下，一般受机械力和水力的作用，会使腐蚀加剧并产生多种类型的腐蚀。腐蚀疲劳、应力腐蚀和硫化物应力开裂所造成的损害尤为严重。

    作为这些恶劣条件的对抗者，我们必须清楚的了解我们所面对的强敌，那么今天，就让我们深入地了解钻井过程中的腐蚀环境吧！

    钻井过程中的腐蚀环境

    钻井过程中的腐蚀介质主要来自大气、钻井液和地层产出物，通常是几种组分同时存在。

    对钻井专用管材、井下工具、井口装置等金属常见的腐蚀类型有：应力腐蚀、腐蚀疲劳、硫化物应力开裂、坑点腐蚀、冲蚀等，其特征见表2。

    （1）钻井液

    根据不同的钻井目的和地质条件，选用不同类型的钻井液体系，它们对金属材料的腐蚀程度亦不同，未经处理的钻井液的腐蚀速率见表2。

    经研究可以发现，无固相盐水体系的腐蚀速率各不相同，Cl-引起钢片的电化学腐蚀比SO42-严重，并且高温下的腐蚀速率明显增加，所以在钻深井时，必须注意钻井液在高温下的腐蚀与防护问题。

    不同密度加重钻井液的腐蚀速率亦各不同。钻井液的加重材料为重晶石，这种固体颗粒加的越多，对金属表面的腐蚀越大，因此，在钻砂岩和砂质地层时钻井液中会含有磨蚀性砂粒，其含量必须控制在最低限度。

    钻井液pH值对腐蚀会产生较大的影响，从防腐和钻井时防塌与产层保护的需要出发，钻井液的pH值控制在10以上的范围是非常必要的。

    同时在钻井时，旋转速度、钻压、泵压及深井钻进等都是高应力产生的条件，由于钻井液循环系统中带有许多腐蚀性介质，在这种环境下高强度钻杆对应力腐蚀破裂更为敏感。

    （2）氧气

    钻井过程中，由于钻井液循环系统是非密闭的，大气中的氧通过振动筛、泥浆罐、泥浆泵等设备在钻井液循环过程中混入钻井液，成为游离氧，部分氧溶解在钻井液中，直到饱和状态。水中的氧达到饱和时可含8～12mg/L，而氧在相当低的含量下（少于1mg/L）就能引起严重腐蚀。钻井液中的溶解氧是钻杆腐蚀的主要原因之一。

    氧对钢材的腐蚀作用如下：

    ① 电化学腐蚀。

    反应式为 4Fe + 6H2O+ 3O2→Fe（OH）3，Fe（OH）3在pH值低于4时形成沉淀。在阳极处的溶液中，铁原子氧化成铁离子（Fe → Fe2+），而在阴极处，氧与水化合形成氢氧根离子（O2+2H2O+4e→4OH-）。

    ② 附着铁锈下的氧浓差电池腐蚀。

    ③ 氧作为好氧细菌的原料，使细菌大量繁殖产生腐蚀。

    ④ 氧与其他腐蚀因素产生协同效应，加速钢材腐蚀。

    （3）硫化氢

    硫化氢对钻具及钻井设备具有强烈的腐蚀性。侵入钻井液体系的硫化氢可来自下列几个方面：

    a. 含硫化氢的地层流体。

    b. 钻井液中含硫添加剂的分解。

    c. 采用含硫的接头丝扣润滑剂发生化学反应。

    d. 细菌对存在于钻井液中硫酸盐的作用。

    硫化氢腐蚀表现的形式有以下几种：

    ① 电化学腐蚀。

    ② 氢诱发裂纹（HIC）和氢鼓泡（HB）。

    ③ 硫化物应力开裂（SSC）。

    硫化物开裂往往在很短时间猝不及防地发生，造成严重后果。而在钻井过程中，维持钻井液的pH值在10以上则是控制硫化氢腐蚀的有效方法之一。

    （4）二氧化碳

    干CO2是一种非腐蚀性气体，但是当存在水时，水与CO2反应生成碳酸，引起腐蚀作用。碳酸与铁反应生成碳酸铁，管材呈片状脱落，减少管壁厚度。一般情况下， CO2腐蚀与pH值的变化有函数关系，pH值降低，CO2腐蚀就严重，反之，pH升高，腐蚀性就降低，但该介质易结垢。

    CO2可来自以下几个方面：

    ① 含CO2的地层流体

    ② 采CO2用混相技术提高原油采收率而向地层注入的CO2。

    ③ 钻井过程中的补水进气。

    通常使用碱性钻井液或添加缓蚀剂是控制二氧化碳腐蚀的有效方法。

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