CN101307676A

CN101307676A - 一种复新超高强度抗变形、防腐油井管及其工艺

Info

Publication number: CN101307676A
Application number: CNA2007100144328A
Authority: CN
Inventors: 辛民昌; 张智峰; 张居国; 杨新房
Original assignee: JIUHUAN MACHINERY CORP
Current assignee: Jiuhuan Petroleum Machinery Co., Ltd., Shandong
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2027-05-15
Also published as: CN101307676B

Abstract

一种复新超高强度抗变形、防腐油井管及其工艺，属于采油工程中油井管的制造和复新的技术领域。该油井管由油井管管体与两端外加厚端头连接构成，油井管管体的内外表面焊缝之间区域有塑化改性环氧粉末防护层；两端外加厚端头的外表面除去螺纹部分有一层自熔高强度合金防腐耐磨层，内表面及外螺纹区域有镀钨合金防腐耐磨层；油井管管体的两端管头镦粗壁厚外加厚与两端外加厚端头连接；油井管管体的表面有强化处理层。该油井管的工艺，主要通过选管、清洗、矫直、探伤、定尺、平端面、管头镦粗、大炉回火、摩擦焊接、焊缝精加工、焊缝回火、焊缝无损探伤、表面强化处理、防腐处理工序使旧油井管达到高强度抗拉、抗压、抗变形、防腐的目的。

Description

一种复新超高强度抗变形、防腐油井管及其工艺

技术领域

本发明涉及一种复新超高强度抗变形、防腐油井管及其工艺，属于采油工程中油井管的制造和复新的技术领域。

背景技术

在油气开发时，现有油井管在工作中承受多种载荷和不同腐蚀介质的联合作用，大大降低了油井管的使用寿命，油井管需要定期更换，多年来各油田更换下来大量的废旧油井管，造成严重的资源浪费。

目前，对旧油井管的修复只是简单的重复挑扣，不能从根本上提高油井管性能，费时、费力、影响油田作业。因此，把旧油井管复新，使其达到一定高强度抗拉、抗压、抗变形性能、防腐性能，是充分利用闲置旧油井管资源，降低油田开采成本的重要措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种复新超高强度抗变形、防腐油井管及其工艺，通过合理的工艺流程，使旧油井管具有优异的高强度抗拉、抗压、抗变形性能和防腐性能。

本发明是一种加强了焊缝部位强度、具有防腐耐磨层、表面有强化处理层的复新油井管。该油井管由油井管管体与两端外加厚端头连接构成，其中油井管管体的两端镦粗壁厚外加厚与两端外加厚端头连接；油井管管体的内外表面有塑化改性环氧粉末防护层；两端外加厚端头的外表面除去螺纹部分有一层自熔高强度合金防腐耐磨层，内表面及外螺纹区域有镀钨合金防腐耐磨层；油井管管体的表面强化处理层有三种方式，第一种方式是外表面有高频淬火的强化处理层，第二种方式是内、外表面有等离子淬火的强化处理层，第三种方式是内、外表面有激光淬火的强化处理层。

本发明的工艺，主要是通过选管、清洗、矫直、探伤、定尺、平端面、管头镦粗、大炉回火、摩擦焊接、焊缝精加工、焊缝回火、焊缝无损探伤、表面强化处理、防腐处理工序使旧油井管达到高强度抗拉、抗压、抗变形、防腐的目的。首先对退役的旧油井管依次进行选管、清洗、矫直、探伤、定尺、平端面，然后进行管头镦粗，把油井管管体两端需焊接部位镦粗使其壁厚外加厚为管体壁厚的1.02～3倍，管头镦粗后整体进行大炉回火，消除旧油井管内应力及管头镦粗加热时产生的热影响区，大炉回火后油井管两端再与外加厚端头进行摩擦焊接，外加厚端头焊接前主要依次经过无损探伤、车螺纹、防腐处理工序，其中防腐处理分两步，第一步外加厚端头外表面除去螺纹部分喷涂一层自熔高强度合金防腐耐磨层，第二步外加厚端头内表面及外螺纹区域进行镀钨合金，形成镀钨合金防腐耐磨层，油井管两端与外加厚端头摩擦焊接完成后依次进行焊缝精加工、焊缝回火、焊缝无损探伤，然后对合格的油井管进行表面强化处理，表面强化处理有三种方式，第一种方式是用高频淬火机床对油井管外表面进行高频淬火，处理淬硬层深度为0.05～3mm，硬度HRC20～60；第二种方式是用等离子淬火机床对油井管内、外表面进行等离子淬火，处理淬硬层深度为0.03～2mm，淬硬层在油井管管体内、外表面上呈网状分布，硬度HRC20～60；第三种方式是用激光淬火机床对油井管内、外表面进行激光淬火，处理淬硬层深度为0.1～2mm，硬度HRC20～60。油井管表面强化处理完成后，最后对油井管进行防腐处理，先用专用设备对油井管内外表面进行喷砂处理，然后用专用涂装设备在油井管两端焊缝之间油井管管体的内、外表面静电涂敷固化塑化改性环氧粉末防护层，其厚度为0.02～0.50mm，塑化改性环氧粉末防护层与外加厚端头外表面的自熔高强度合金防腐耐磨层、外加厚端头内表面的镀钨合金防腐耐磨层焊缝交界处重叠覆盖，塑化改性环氧粉末防护层具有涂层硬度好且有弹性、附着力好、抗冲击强度大、防腐耐磨的特点。

采用本发明的有益效果是：

1、复新油井管由于增加了两端摩擦焊接部位管体的壁厚，保证了该部位的强度大于油井管管体的强度，因而克服了纯摩擦焊接油井管焊缝薄弱的致命弱点，因此可减少摩擦焊接油井管焊缝区域的断裂事故，从而延长油井管的使用寿命。

2、复新油井管由于外加厚端头的内表面及螺纹区域镀钨合金防腐耐磨层、外加厚端头外表面自熔高强度合金防腐耐磨层和管体内、外表面塑化改性环氧粉末防护层的存在，提高了油井管及其螺纹的防腐、耐磨强度，延长了油井管的使用寿命，降低了油气井开采成本。

3、复新油井管表面进行强化处理，不管是外表面进行高频淬火、内、外表面进行等离子淬火，还是内、外表面进行激光淬火，都提高了油井管表面强度，延长了油井管的使用寿命。

4、采用本发明复新的油井管，不但提高了油井管抗拉、抗压、抗变形、防腐强度，延长了油井管使用寿命，而且可以作为深油井的油井管使用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明复新油井管的结构示意图。

图2中：1、外加厚端头，2、焊缝，3、油井管管体，4、塑化改性环氧粉末防护层，5、自熔高强度合金防腐耐磨层，6、镀钨合金防腐耐磨层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。首先对退役的旧油井管进行选管，对断裂、腐蚀严重的油井管应剔除出来，将剩下的油井管放到专用清洗设备上清洗，除去内外表面油污、污垢。之后采用矫直机对油井管进行矫直处理，以达到直线度要求。对矫直后的油井管用漏磁探伤机进行整体探伤，以检查管体是否有缺陷。对检测合格的油井管进行定尺、平端面。对平端面后的油井管用平锻机进行管头镦粗，把油井管管体两端需焊接部位镦粗使其壁厚加厚为管体壁厚的1.02～3倍，两端管头镦粗长度为50～300mm。然后对镦粗后的油井管用大炉进行整体回火，回火温度500～650℃，保温时间40～150分钟，回火速度20～100根/h。外加厚端头焊接前要经过无损探伤、车螺纹、防腐工序，首先对外加厚端头进行无损探伤，以检查外加厚端头管料是否有缺陷，对检测合格管料进行车螺纹加工，之后对外加厚端头进行防腐处理，用专用喷涂设备对外加厚端头外表面除去螺纹部分喷涂一层自熔高强度合金防腐耐磨层，预热温度200～500℃，喷枪移动速度100～800mm/min，工件旋转速度60～300rpm，重熔温度600～1200℃，涂层厚度为0.02～0.50mm，之后用镀钨合金设备对外加厚端头内表面及外螺纹区域进行镀钨合金，沉积速度20～45μm/h，电流密度5～10A/dm²，槽压3～10V，镀后加工在200～400℃烘烤1～3小时，形成镀钨合金防腐耐磨层，其厚度为0.02～0.50mm，硬度HRC26～65。然后用摩擦焊机对回火后的油井管管体与外加厚端头进行摩擦焊接，转速为950～1500rpm，摩擦压力30×10⁶～60×10⁶N/m²，摩擦时间10～35s，顶锻速度3～10mm/s，顶锻保持时间10～30s，焊缝表面温度1000～1400℃，焊接速度为40～70端头/h，摩擦焊接完成后在焊缝表面温度800～950℃时对焊缝喷水淬火，喷水流量0.5～6m³/h。油井管管体与外加厚端头摩擦焊接完成后用专用设备进行焊缝精加工，去除油井管内外表面焊缝挤出的多余卷边。对焊缝精加工后的油井管进行中频焊缝回火，保温时间2～6分钟，加热温度400～650℃。对中频焊缝回火后的油井管进行表面强化处理，表面强化处理有三种方式，第一种方式是用高频淬火机床对油井管外表面进行高频淬火，其油井管行走速度为0.3～5m/min，高频频率为20～50khz，待加热油井管至500～1000℃时喷水淬火，喷水流量0.5～6m³/h，淬硬层深度0.05～3mm，硬度HRC20～60；第二种方式是用等离子淬火机床对油井管内、外表面进行等离子淬火，等离子弧能量密度为1000～100000w/cm²，扫描宽度0.5～30mm，内外等离子枪沿油井管轴向移动速度0.5～100mm/s，油井管旋转速度5～150rpm，喷水流量0.5～6m³/h，处理淬硬层深度为0.03～2mm，淬硬层在油井管管体内、外表面上呈网状分布，单个网格表面积范围1～400mm²，硬度HRC20～60；第三种方式是用激光淬火机床对油井管内、外表面进行激光淬火，对油井管管体激光淬火之前，内外表面先要进行黑化处理，黑化处理之后用激光束对油井管内外表面进行照射，激光束功率密度为1500～50000w/cm²，扫描宽度0.5～30mm，内外扫描头沿油井管轴向移动速度0.5～30mm/s，油井管旋转速度5～150rpm，喷水流量0.5～6m³/h，处理淬硬层深度为0.1～2mm，硬度HRC20～60。油井管表面强化处理之后进行防腐处理，先用专用设备对油井管内外表面进行喷砂处理，最后用专用涂装设备将油井管内外表面焊缝之间区域静电涂敷固化塑化改性环氧粉末防护层，加热温度100～500℃，油井管旋转速度5～200rpm，油井管轴向移动速度为0.5～50mm/s，塑化改性环氧粉末防护层厚度为0.02～0.50mm，塑化改性环氧粉末防护层与外加厚端头外表面的自熔高强度合金防腐耐磨层、外加厚端头内表面的镀钨合金防腐耐磨层焊缝交界处重叠覆盖。

Claims

1、一种复新超高强度抗变形、防腐油井管由油井管管体与两端外加厚端头连接构成，其特征在于：该油井管管体的内外表面焊缝之间区域有塑化改性环氧粉末防护层，其厚度为0.02～0.50mm；两端外加厚端头的外表面除去螺纹部分有一层自熔高强度合金防腐耐磨层，其厚度为0.02～0.50mm，内表面及外螺纹区域有镀钨合金防腐耐磨层，其厚度为0.02～0.50mm；油井管管体的两端管头镦粗壁厚外加厚与两端外加厚端头连接，其壁厚外加厚为管体壁厚的1.02～3倍，两端管头镦粗长度为50～300mm；油井管管体的表面有强化处理层。

2、根据权利要求1所述的油井管的工艺，主要通过选管、清洗、矫直、探伤、定尺、平端面、管头镦粗、大炉回火、摩擦焊接、焊缝精加工、焊缝回火、焊缝无损探伤、表面强化处理、防腐处理工序使旧油井管达到高强度抗拉、抗压、抗变形、防腐的目的，其特征在于：在平端面之后管头镦粗是通过锻造使油井管两端需焊接部位壁厚外加厚；外加厚端头焊接前要经过无损探伤、车螺纹、防腐处理工序，其中的防腐处理是用喷涂设备对外加厚端头外表面除去螺纹部分喷涂一层自熔高强度合金防腐耐磨层，然后用镀钨合金设备对外加厚端头内表面及外螺纹区域进行镀钨合金，形成防腐耐磨层；在焊缝无损探伤后的表面强化处理方式可以为外表面进行高频淬火或内、外表面进行等离子淬火或内、外表面进行激光淬火；油井管表面强化处理之后进行防腐处理，用专用涂装设备将油井管内、外表面焊缝之间区域静电涂敷固化塑化改性环氧粉末防护层。

3、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述对外加厚端头外表面除去螺纹部分的喷涂自熔高强度合金防腐耐磨层，预热温度200～500℃，喷枪移动速度100～800mm/min，工件旋转速度60～300rpm，重熔温度600～1200℃。

4、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述对外加厚端头内表面及外螺纹区域进行镀钨合金处理，沉积速度20～45μm/h，电流密度5～10A/dm²，槽压3～10V，镀后加工在200～400℃烘烤1～3小时，形成镀钨合金防腐耐磨层硬度HRC26～65。

5、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述在焊缝无损探伤后的表面强化处理方式可以为外表面高频淬火，其油井管行走速度为0.3～5m/min，高频频率为20～50khz，待加热油井管至500～1000℃时喷水淬火，喷水流量0.5～6m³/h，淬硬层深度0.05～3mm，硬度HRC20～60。

6、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述在焊缝无损探伤后的表面强化处理方式可以为内、外表面进行等离子淬火，等离子弧能量密度为1000～100000w/cm²，扫描宽度0.5～30mm，内外等离子枪沿油井管轴向移动速度0.5～100mm/s，油井管旋转速度5～150rpm，喷水流量0.5～6m³/h，淬硬层在油井管管体内、外表面上呈网状分布，单个网格表面积范围1～400mm²，淬硬层硬度HRC20～60。

7、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述在焊缝无损探伤后的表面强化处理方式可以为内、外表面进行激光淬火，激光束功率密度为1500～50000w/cm²，扫描宽度0.5～30mm，内外扫描头沿油井管轴向移动速度0.5～30mm/s，油井管旋转速度5～150rpm，喷水流量0.5～6m³/h，处理淬硬层深度为0.1～2mm，硬度HRC20～60。

8、根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述在油井管表面强化处理之后进行防腐处理，是先用专用设备对油井管内外表面进行喷砂处理，最后用专用涂装设备将油井管内外表面焊缝之间区域静电涂敷固化塑化改性环氧粉末防护层，加热温度100～500℃，油井管旋转速度5～200rpm，油井管轴向移动速度为0.5～50mm/s。