CN101070752A - 一种防腐超高强度抽油光杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防腐超高强度抽油光杆，它由FG20钢制成的抽油光杆基材和喷焊于抽油光杆基材表面的镍基合金涂层两部分构成，抽油光杆基材是一种柔性长杆，抽油光杆基材的两端有可与抽油杆接箍连接的外螺纹，在抽油光杆基材一端临近外螺纹处有墩粗部；镍基合金涂层位于抽油光杆的中部，镍基合金涂层的两端距抽油光杆两端缘的距离各为100mm～800mm。本发明防腐超高强度抽油光杆具有较佳的综合力学性能，兼顾承载能力和耐蚀性能两方面，同时有效解决了由于涂层喷焊导致装卡可能引起的加速断裂问题，使本发明的合金光杆可以很好地满足油田日渐苛刻的高载荷和腐蚀的服役环境。
Description
技术领域
本发明属于石油设备领域，具体涉及一种防腐超高强度抽油光杆。
背景技术
抽油机井一直以来都是国内外油田的主要采油方式，随着当前深油井、稠油井和高含水井的不断增多，抽油光杆的作用和性能就日渐重要。然而，抽油光杆的实际工作环境却十分恶劣，不仅要承受日益加大的载荷，而且要在油井产出液和大气等环境中被腐蚀。因此，目前的抽油光杆必须在承载能力和耐腐蚀性能两方面不断提高，以满足不断恶劣的服役环境。
当前，抽油光杆的改进有两个趋势：一是提高普通光杆的耐腐蚀性能，如在普通铬钼等D级合金抽油光杆表面增加耐蚀性能良好的镍基合金涂层，开发具有优异耐蚀性能的合金光杆；二是提高抽油光杆的承载能力，如通过采用表面感应淬火等工艺和材料型超高强度用钢(FG20和BZ-11等)，分别形成工艺型和材料型超高强度抽油杆。但是，两者都难以同时实现承载能力和耐蚀性能的提高，也难以满足油田现场的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较大的承载能力和较好的防腐耐蚀性能的防腐超高强度抽油光杆。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种防腐超高强度抽油光杆，其特征是，它由FG20钢制成的抽油光杆基材和喷焊于抽油光杆基材表面的镍基合金涂层两部分构成，抽油光杆基材是一种柔性长杆，抽油光杆基材的两端有可与抽油杆接箍连接的外螺纹，在抽油光杆基材一端临近外螺纹处有墩粗部；镍基合金涂层位于抽油光杆的中部，镍基合金涂层的两端距抽油光杆两端缘的距离各为100mm～800mm，镍基合金涂层的厚度为0.10mm～0.20mm，镍基合金涂层的化学成分按照质量百分含量分别为：碳≤0.30％，硅2.0％～4.0％，硼1.5％～2.5％，铬5.0％～10.0％，铁≤8.0％，余量为镍。
本发明的优点是：
1.本发明防腐超高强度抽油光杆，采用FG20钢制成的抽油光杆基材，并在抽油光杆基材表面喷焊有镍基合金涂层，FG20钢是国内最早应用的材料型超高强度用钢，具有较好的综合力学性能，且成本是当前材料型超高强度用钢中最低的，因此选用FG20制作本发明中的抽油光杆基材，保证了本发明抽油光杆的承载能力和相对较低的成本。而镍基合金是一种防腐耐蚀性能极佳的材料，在抽油光杆基材表面喷焊镍基合金涂层，使得本发明中抽油光杆的防腐耐蚀性能得到显著提高。因此本发明兼顾了承载能力和耐蚀性能两方面，可以很好的满足油田高载荷和腐蚀环境的要求。
2.本发明防腐超高强度抽油光杆，其中，镍基合金涂层位于抽油光杆的中部，镍基合金涂层的两端距抽油光杆两端缘的距离各为100mm～800mm，具有墩粗部的一端用来与抽油杆相连，本端留有一段100mm～800mm长不喷焊涂层的原因是这一段基本上处在油井中腐蚀相对较轻的环境下，不需要涂层保护，可以节约镍基粉末和成本；无墩粗部的一端与抽油光杆的卡子相连，而镍基合金涂层是一种比较硬而脆的材料，涂层长度太长会导致光杆卡子直接在涂层的表面装卡，这可能会引起光杆在较短时间内的断裂；而如果涂层长度太短又解决不了光杆在油井与大气中反复交替腐蚀的问题。本发明中镍基合金涂层的范围，保证了本发明的光杆既能实现腐蚀性能的提高，又不会带来由于装卡可能引起的加速断裂。
附图说明：
图1为防腐超高强度抽油光杆结构示意图
具体实施方式：
如图1所示，一种防腐超高强度抽油光杆，其特征是，它由FG20钢制成的抽油光杆基材1和喷焊于抽油光杆基材表面的镍基合金涂层5两部分构成，抽油光杆基材1是一种柔性长杆，抽油光杆基材1的两端有可与抽油杆接箍连接的外螺纹2、3，在抽油光杆基材1的一端临近外螺纹处有墩粗部4；镍基合金涂层5位于抽油光杆的中部，镍基合金涂层5的两端距抽油光杆两端缘的距离各为100mm～800mm，镍基合金涂层5的厚度为0.10mm～0.20mm，镍基合金涂层5的化学成分按照质量百分含量分别为：碳≤0.30％，硅2.0％～4.0％，硼1.5％～2.5％，铬5.0％～10.0％，铁≤8.0％，余量为镍。
FG20钢的化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.12％～0.22％，硅0.50％～1.50％，锰1.90％～2.40％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，铬0.5％～0.9％，镍≤0.30％，钒0.05％～0.20％，铜≤0.20％，钼0.15％～0.30％，钛0.005％～0.03％，余量为铁；
本发明防腐超高强度抽油光杆的制作方法如下：
1.清洗FG20钢抽油光杆基材的表面油污，吹干；
2.抽油光杆基材的表面进行砂带打磨处理，使毛坯表面除锈、粗化和活化；
3.在抽油光杆基材的中部表面距离抽油光杆基材两端各100mm～800mm处喷焊一层厚度在0.30mm～0.40mm范围的镍基合金涂层。
4.对抽油光杆基材表面镍基合金涂层进行重熔热处理，最后对镍基合金涂层表面抛光使镍基合金涂层厚度在0.10mm～0.20mm范围内。
实施例一，一种防腐超高强度抽油光杆，其特征是，它由FG20钢制成的抽油光杆基材1和喷焊于抽油光杆基材表面的镍基合金涂层5两部分构成，抽油光杆基材1是一种柔性长杆，抽油光杆基材1的两端有可与抽油杆接箍连接的外螺纹2、3，在抽油光杆基材1的一端临近外螺纹处有墩粗部4；镍基合金涂层5位于抽油光杆的中部，镍基合金涂层5的两端距抽油光杆两端缘的距离各为100mm～800mm，镍基合金涂层5的厚度为0.10mm～0.20mm，镍基合金涂层5的化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.30％，硅4.0％，硼2.5％，铬10％，铁8％，余量为镍。
实施例二，一种防腐超高强度抽油光杆，它与实施例一不同之处在于，其中的镍基合金涂层5的化学成分按照质量百分含量分别为：硅2％，硼1.5％，铬5％，余量为镍。
实施例三，一种防腐超高强度抽油光杆，它与实施例一不同之处在于，其中的镍基合金涂层5的化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.20％，硅3.2％，硼2.1％，铬8.6％，铁2.7％，余量为镍。
在实验室环境下采用WE(W)-1000型液压万能试验机和MTS810.15型疲劳试验机对以上三个实施例中的抽油光杆和普通FG20抽油光杆基材进行了拉伸和疲劳性能评价，其中疲劳性能试验采用高应力(700MPa)加速实验条件，具体如下表所示。
表1
| 样品 | 拉伸力学性能 | 疲劳断裂循环周次 | ||
| 抗拉强度/MPa | 延伸率/％ | 断面收缩率/％ | ||
| 普通FG20抽油光杆基材 | 968 | 18.8 | 53.6 | 44333 |
| 实施例一 | 1300 | 15.7 | 45.8 | 86567 |
| 实施例二 | 1250 | 15 | 49.9 | 101200 |
| 实施例三 | 1380 | 20.2 | 53 | 82000 |
可见，本发明中的防腐超高强度抽油光杆具有最佳的综合力学性能，不仅使抗拉强度得到了显著提高，而且疲劳性能也提高了一倍，再加上其表面耐蚀性能优异的镍基合金涂层，使本发明的抽油光杆可以很好地满足油田高载荷和腐蚀的服役环境。
Claims (4)
1、一种防腐超高强度抽油光杆，其特征是，它由FG20钢制成的抽油光杆基材和喷焊于抽油光杆基材表面的镍基合金涂层两部分构成，抽油光杆基材是一种柔性长杆，抽油光杆基材的两端有可与抽油杆接箍连接的外螺纹，在抽油光杆基材一端临近外螺纹处有墩粗部；镍基合金涂层位于抽油光杆的中部，镍基合金涂层的两端距抽油光杆两端缘的距离各为100mm～800mm，镍基合金涂层的厚度为0.10mm～0.20mm，镍基合金涂层的化学成分按照质量百分含量分别为：碳≤0.30％，硅2.0％～4.0％，硼1.5％～2.5％，铬5.0％～10.0％，铁≤8.0％，余量为镍。
2、如权利要求1所述的防腐超高强度抽油光杆，其特征是，镍基合金涂层的化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.30％，硅4.0％，硼2.5％，铬10％，铁8％，余量为镍。
3、如权利要求1所述的防腐超高强度抽油光杆，其特征是，镍基合金涂层的化学成分按照质量百分含量分别为：硅2％，硼1.5％，铬5％，余量为镍。
4、如权利要求1所述的防腐超高强度抽油光杆，其特征是，镍基合金涂层的化学成分按照质量百分含量分别为：碳0.20％，硅3.2％，硼2.1％，铬8.6％，铁2.7％，余量为镍。
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| CN103628823A (zh) * | 2012-08-20 | 2014-03-12 | 成都掌握移动信息技术有限公司 | 新型扭力抽油光杆 |
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2007
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