CN101126209A - 抽油杆用钢丝绳生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抽油杆用钢丝绳的生产工艺，它是采用不旋转结构作为钢丝绳的主体结构，在主体结构钢丝表面镀锌构成镀锌钢丝绳，上述镀锌钢丝绳经预张拉后在表面再涂覆上一层高分子聚合物。其工艺主要包括以下步骤：采用不旋转结构作为钢丝绳的主体结构；采用钢丝镀锌的表面状态；通过拉丝、捻股、合绳工艺，得到一条钢丝绳；对钢丝绳采用预张拉技术，取破断拉力的50％±5％作为预张拉的载荷，在静态载荷下保持120分钟±10分钟，然后缓慢、均匀地释放载荷；在预张拉后的钢丝绳外表面上涂覆上一层高分子聚合物。采用本发明钢丝绳作抽油杆，强度高、与油管的摩擦低、抗腐蚀能力强，能完全替代低碳合金圆钢的抽油杆。

Description

抽油杆用钢丝绳生产工艺

技术领域

本发明涉及一种钢丝绳，尤其是涉及一种石油行业有杆泵抽油法的抽油杆用钢丝绳的生产工艺，属金属制品技术领域。

背景技术

有杆泵抽油法是当前国内外应用最广泛的机械采油技术。它简单、方便、适应性强。目前，85％以上的机械采油井都是采用常规的三抽(抽油机、抽油杆和抽油泵)技术采油。

抽油杆是抽油设备的重要部件，它将抽油机的运动和能量传递给井下抽油泵，抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。目前，抽油机使用的抽油杆主要是由多根低碳合金圆钢抽油杆首尾相接而成，各根抽油杆之间通过接箍相连。由于抽油杆在抽油过程中，往往受到多种载荷作用以及磨损和腐蚀，其接箍在长期承受交变、冲击和振动载荷的条件下，往往易发生脱扣，甚至断裂，抽油杆本身也易产生弯曲疲劳折断；此外，接箍的多级“活塞效应”会产生较大的摩擦阻力，它与油管的磨损也较严重，使它成为有杆抽油系统中最薄弱的环节。据统计，我国由于抽油杆失效引起的油井事故约占抽油井事故总数的60～70％，在一定程度上制约了这种采油方式的进一步发展和扩大应用。

随着生产的发展，普通低碳合金圆钢抽油杆在使用中遇到以下一些困难：

1、适应不了深井采油、大泵强采需要

目前主要油田已进入中、后期开采，泵挂逐渐加深，井液含水量不断上升，为提高产量，需采用大泵强采，在这种情况下，普通抽油杆由于强度不够，已适应不了油井开采需要。

2、适应不了斜井开采的需要

很多油井都有一定的斜度，且随着井深增加斜度增大。近年来，由于钻井技术的发展，斜直井和定向井不断增多，利用普通抽油杆开采这些油井，由于接箍与油管的摩擦，会造成接箍与油管的严重破坏，并且由于弯曲抽油杆的工作应力增大，致使抽油杆断裂频繁。显然，普通抽油杆已适应不了这些油井的开采需要。

3、适应不了高粘度油井开采需要

原油粘度高，使抽油杆的工作载荷增大，造成抽油杆断裂频率增高，普通抽油杆由于强度不够，应而适应不了这些油井的开采需要。

4、适应不了高腐蚀性油井开采需要

油井含有强腐蚀介质，它们主要是水、硫化氢、二氧化碳和氯化物等，由于他们的强烈腐蚀作用，致使抽油杆经常发生早期腐蚀破坏，普通抽油杆的抗腐蚀能力低，适应不了这些油井的开采需要。

5、适应不了严重结蜡油井的开采需要

由于油井结蜡使抽油杆工作载荷增大，造成抽油杆断裂频繁，而普通抽油杆由于强度不够，且不具备清蜡功能。

综上，有必要研究开发一种新型的抽油杆，以很好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种强度高、与油管的摩擦低、抗腐蚀能力强、能替代低碳合金圆钢的抽油杆用钢丝绳的生产工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种抽油杆用钢丝绳的结构，现在油田的开采已进入到中后期，油层的深度都在2000米以下，抽油杆钢丝绳在使用中对钢丝绳的抗旋转能力要求较高，所以我们选用多股不旋转钢丝绳作为抽油杆钢丝绳的主体结构，如：4V39S、4V48S、18*7、18*19S/W、34*7、35W*7等；

主体结构钢丝表面镀锌构成镀锌钢丝绳，因为抽油杆钢丝绳将来会直接和石油进行接触，而石油又带有弱酸性，故腐蚀失效将会是钢丝绳的一个重要的失效形式。所以我们采用钢丝镀锌的表面状态，以增强钢丝绳的抗腐蚀能力，提高钢丝绳的使用寿命；

普通钢丝绳有较高的伸长率，为1％左右。我们知道，油层的深度会很大，可达2000米以上，在如此高的伸长率作用下，整根绳子将会产生很大的伸长量，而上部抽油机悬点的运动量程是一定的，因此，将会导致底部抽油泵的有效行程由于钢丝绳的伸长而导致减少，进而严重影响石油的产量，降低了抽油机的泵效。为提高泵效，该钢丝绳应具有较低的结构伸长率，所以需要经过预张拉工序；

经预张拉后的镀锌钢丝绳在表面涂覆一层高分子聚合物，如：PP、PE、PA、PU、TPU、PVC等，抽油杆钢丝绳在工作的时候，将会经常和输油管壁产生摩擦；石油带有弱酸性，单纯的锌层保护不能起到很好的防腐作用，因此我们在外表面上涂覆上一层高分子聚合物。高分子聚合物有高的耐磨、耐水、耐油性能，而且强度高，制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。同时表层有了涂层以后还可以适应结蜡油井的使用。结蜡多发生在接箍周围，这是由于接箍周围，区域压力降低，且会导致气体析出，使整个区域被冷却而结蜡。钢丝绳抽油杆没有接箍，而且表面有涂覆了一层高分子聚合物涂层，更利于除蜡。

本发明抽油杆用钢丝绳的生产工艺，所述工艺主要包括以下步骤：

步骤一、钢丝绳主体结构的选择

采用不旋转结构作为钢丝绳的主体结构，4V39S、4V48S、18*7、18*19S/W、34*7、35W*7等；

步骤二、钢丝表面状态的选择

采用钢丝镀锌的表面状态；

步骤三、通过拉丝、捻股、合绳工艺，得到一条表面平整、捻制均匀、应力消除良好的钢丝绳；

步骤四、预张拉工艺

对钢丝绳采用预张拉技术，取破断拉力的50％±5％作为预张拉的载荷，在静态载荷下保持120分钟±10分钟，然后缓慢、均匀地释放载荷。

由此得到的钢丝绳有较低的伸长率，为0.10％左右；

步骤五、钢丝绳表面涂覆

在由步骤四得到的钢丝绳的外表面上涂覆上一层均匀的高分子聚合物，如PP、PE、PA、PU、TPU、PVC等。

与传统钢丝绳相比，本发明具体以下特点：

1、镀锌+涂层的防护组合，使钢丝绳的防腐能力比传统的单纯镀锌方式有很大的提高。

2、通过预张拉工艺很好地解决了钢丝绳伸长率过大的问题，使抽油机的工作效率得到了保证。

3、钢丝绳表面有效的涂层保护，使钢丝绳抽油杆的耐磨、耐腐蚀性能有了很大的提高，同时更加有利于除蜡。

4、当钢丝绳受到5～10％破断载荷时，钢丝绳的伸长率小于1.5‰。

采用本发明钢丝绳作抽油杆，强度高、与油管的摩擦低、抗腐蚀能力强，能完全替代低碳合金圆钢的抽油杆。

具体实施方式

抽油杆用钢丝绳的结构及其生产工艺如下：

步骤一、抽油杆钢丝绳主体结构的选择

采用4V39S、4V48S、18*7、18*19S/W、34*7或35W*7作为钢丝绳的主体结构。

步骤二、表面状态的选择

采用钢丝热镀锌的表面状态。

步骤三、通过拉丝、捻股、合绳等一系列的加工工艺，我们得到一条表面平整、捻制均匀、应力消除良好的钢丝绳。

步骤四、预张拉工艺

对钢丝绳采用预张拉技术，取破断拉力的50％±5％作为预张拉的载荷，在静态载荷下保持120分钟±10分钟，然后缓慢、均匀地释放载荷。通过此预张拉技术，钢丝绳的伸长率降到千分之一左右。

步骤五、表面涂覆

在由步骤四得到的钢丝绳的外表面上涂覆上一层高分子聚合物-PP、PE、PA、PU、TPU或PVC。

Claims (4)

1.一种抽油杆用钢丝绳的生产工艺，其特征在于所述工艺主要包括以下步骤：

步骤一、钢丝绳主体结构的选择

采用不旋转钢丝绳作为钢丝绳的主体结构；

步骤二、钢丝表面状态的选择

采用钢丝表面镀锌的表面状态；

步骤三、通过拉丝、捻股和合绳工艺，得到钢丝绳；

步骤四、预张拉工艺

对钢丝绳采用预张拉技术，取破断拉力的50％±5％作为预张拉的载荷，在静态载荷下保持120分钟±10分钟，然后缓慢、均匀地释放载荷；

步骤五、表面涂覆

在由步骤四得到的钢丝绳的外表面上涂覆上一层均匀的高分子聚合物。

2.根据权利要求1所述的一种抽油杆用钢丝绳的生产工艺，其特征在于：当钢丝绳受到5～10％破断载荷时，钢丝绳的伸长率小于1.5‰。

3.根据权利要求1或2所述的一种抽油杆用钢丝绳的生产工艺，其特征在于：所述不旋转钢丝绳为4V39S、4V48S、18*7、18*19S/W、34*7或35W*7。

4.根据权利要求1或2所述的一种抽油杆用钢丝绳的生产工艺，其特征在于：所述高分子聚合物为PP、PE、PA、PU、TPU或PVC。