CN103194773B - 油田钻井用抗腐蚀钻杆及其抗腐蚀处理工艺 - Google Patents

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本发明提供一种耐高温高压、耐腐蚀、防结垢、耐冲刷并耐硫化氢、二氧化碳腐蚀的油田钻井用抗腐蚀钻杆及其抗腐蚀处理工艺。其技术方案为：主要包括高温除油、酸洗、活化、防腐处理和热处理五个工序。普通钻杆经过本发明工艺处理后，能够有效解决油田钻采过程中钻杆因腐蚀、硫化氢环境下而引发杆体起刺、穿孔及杆体脆断的失效问题，钻杆的防腐、防硫化氢能力提高7倍，大大提高了钻井效率，延长了钻杆的使用寿命，具有优异的经济效益和社会效益，适合普遍推广使用。

Description

油田钻井用抗腐蚀钻杆及其抗腐蚀处理工艺
技术领域
本发明涉及油井钻杆技术领域，尤其是一种油田钻井用抗腐蚀钻杆及其抗腐蚀处理工艺。
背景技术
由于地质条件的不同，钻井采油的质量参差不齐，绝大多数含有大量的泥沙、杂质及砂石，在钻井过程中，钻杆要在高温高压、高腐蚀及急速砂石冲刷的环境下进行服役，这种恶劣的使用环境，大大降低了钻杆的使用寿命。钻杆腐蚀的主要原因是起钻时未刮泥浆，粘附在钻杆外壁的泥浆膜在空气中水分挥发过程和形成泥饼壳后便留下铁矿粉、重晶石、土粉、碳酸钙粉等作为骨架的固相物，称为垢层。垢层与钻杆表面接触，产生三种相互关联的局部腐蚀，即供氧差异微电池腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀。随着钻井环境越来越苛刻，钻井进尺深度越来越深，致使钻杆腐蚀越来越严重，现有的涂层钻杆并不能满足现场使用的需求，寻求一种新型的钻杆表面处理技术越来越迫切。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术存在的缺陷，提供一种耐高温高压、耐腐蚀、防结垢、耐冲刷并耐硫化氢、二氧化碳腐蚀的油田钻井用抗腐蚀钻杆及其抗腐蚀处理工艺。其技术方案为：主要包括高温除油、酸洗、活化、防腐处理和热处理五个工序。高温除油工序是根据钻杆的实际情况，确定高温除油的温度及时间，温度为300-450℃，时间为2-5小时。钻杆经除油除锈后进入酸洗工序，酸洗配方为硫酸100-300g/L，盐酸为100-350g/L，时间为5-20分钟。钻杆经酸洗工序后进入活化工序，活化配方为硫酸100-400g/L，时间为15-25分钟。钻杆经活化工序后进入防腐处理工序，防腐处理的化学组分为硫酸镍：130-230g/L，碳酸镍：35-55g/L，硫酸铵：5-15g/L,羟基亚乙基二膦酸：3-11g/L，钨酸钠：10-30g/L，次亚磷酸钠：8-26g/L，柠檬酸：6-11g/L，柠檬酸钠：32-66g/L，丙烯基磺酸钠：10-55g/L，十二烷基硫酸钠：24-38g/L，1,4丁炔二醇：5-15g/L,硫酸：2-6g/L；防腐处理的技术参数为工艺温度：50-80℃，整流器电流密度：3-10A/dm2，工作液的PH值为：3.4-5.4。钻杆经防腐处理工序后进入热处理工序，热处理温度为200-400℃，时间为2-5小时。
普通钻杆经过本发明工艺处理后，能够有效解决油田钻采过程中钻杆因腐蚀、硫化氢环境下而引发杆体起刺、穿孔及杆体脆断的失效问题，钻杆的防腐、防硫化氢能力提高7倍，大大提高了钻井效率，延长了钻杆的使用寿命，具有优异的经济效益和社会效益，适合普遍推广使用。
具体实施方式
油田钻井用抗腐蚀钻杆及其抗腐蚀处理工艺，主要包括高温除油、酸洗、活化、防腐处理和热处理五个工序。高温除油工序是根据钻杆的实际情况，确定高温除油的温度及时间，温度为300-450℃，时间为2-5小时，温度和时间因钻杆油污多少及钻杆材质不同而定；钻杆经除油除锈后进入酸洗工序，酸洗配方为硫酸100-300g/L，盐酸为100-350g/L，时间为5-20分钟，酸洗浓度及时间因钻杆材质不同而改变；钻杆经酸洗工序后进入活化工序，活化配方为硫酸100-400g/L，时间为15-25分钟，活化浓度计时间因钻杆材质不同而改变；钻杆经活化工序后进入本发明的核心技术防腐处理工序，防腐处理的化学组分为硫酸镍：130-230g/L，碳酸镍：35-55g/L，硫酸铵：5-15g/L,羟基亚乙基二膦酸：3-11g/L，钨酸钠：10-30g/L，次亚磷酸钠：8-26g/L，柠檬酸：6-11g/L，柠檬酸钠：32-66g/L，丙烯基磺酸钠：10-55g/L，十二烷基硫酸钠：24-38g/L，1,4丁炔二醇：5-15g/L,硫酸：2-6g/L；防腐处理的技术参数为工艺温度：50-80℃，整流器电流密度：3-10A/dm2，工作液的PH值为：3.4-5.4；钻杆经防腐处理工序后进入热处理工序，热处理温度为200-400℃，时间为2-5小时，热处理工序的温度及时间因防腐层的防腐蚀性能和耐磨性能而进行调整。
本发明的特点在于：在生产过程中需要将钻杆工件作为阴极，而使用一种铱涂层的钛管作为阳极，在电力线的作用下，将金属离子电镀到钻杆内表面，形成一种耐高温高压，耐腐蚀，防结垢和耐冲刷的防腐层；本发明通过独特的配方及技术参数，防腐工作液性能稳定，维护成本较低；本发明通过在钻杆内表面形成的防腐层，可有效的提高钻杆在H2S环境下的服役寿命，结束了H2S环境下钻采设备必须需要进口的历史，填补了国内空白，大大降低了高腐蚀，高含硫情况下的钻采成本；本发明生产的钻杆，不影响钻杆原先的机械性能及材质，使用方法与普通钻杆使用方法相同。
本发明经中石化胜利油田质量技术监督检验所检验：
检验项目：盐雾实验。标准要求：中性盐雾试验。检验结果：2000h不变色。
检验项目：阻垢实验。标准要求：SY/T5673-1993。检验结果：阻垢率达到41.73%。
本发明经北京科技大学检验：
检验项目：电化学性能评价实验。标准要求：1MPaCO2,90℃,96小时。检验结果：缓蚀率为99.6%。
本发明经中石油集团管材研究所检验：
检验项目：抗硫化物应力腐蚀开裂评价（SSCC实验）。标准要求：NACETM0177-2005标准。检验结果：合格。
检验项目：抗硫致开裂评价（HIC实验）。标准要求：NACETM0284-2003。检验结果：合格。
本发明生产的防腐钻杆，主要有以下特性及性能指标：
内表面粗糙度仅为0.2，表面光滑，可有效减少腐蚀介质的区域紊流，经检测阻垢率可达41.73%，具有很好的阻垢性能，相应的也就具有很好的防腐蚀性能；具有极高的耐温性能，长期服役耐温可达600℃以上，解决了现有国内涂层钻杆防腐层长期服役耐温性能100℃以内的历史；防腐层与钻杆基体之间的结合形式为金属与金属之间的冶金结合，在高温高压，高含硫，高矿化度，高冲刷的情况下结合力优异，不会出现鼓泡、起皮、脱落的现象；使用周期是普通钻杆使用周期的7倍；在生产过程中，工作液可以循环使用，属于无污染，环保的绿色工艺。

Claims (10)

1.油田钻井用抗腐蚀钻杆，其特征在于：经过以下抗腐蚀处理工艺得到：主要包括高温除油、酸洗、活化、防腐处理和热处理五个工序；上述钻杆经活化工序后进入防腐处理工序，防腐处理的化学组分为硫酸镍：130-230g/L，碳酸镍：35-55g/L，硫酸铵：5-15g/L,羟基亚乙基二膦酸：3-11g/L，钨酸钠：10-30g/L，次亚磷酸钠：8-26g/L，柠檬酸：6-11g/L，柠檬酸钠：32-66g/L，丙烯基磺酸钠：10-55g/L，十二烷基硫酸钠：24-38g/L，1,4丁炔二醇：5-15g/L,硫酸：2-6g/L；防腐处理的技术参数为工艺温度：50-80℃，整流器电流密度：3-10A/dm2，工作液的pH值为：3.4-5.4。
2.根据权利要求1所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆，其特征在于：高温除油工序是根据钻杆的实际情况，确定高温除油的温度及时间，温度为300-450℃，时间为2-5小时。
3.根据权利要求1或2所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆，其特征在于：钻杆经除油除锈后进入酸洗工序，酸洗配方为硫酸100-300g/L，盐酸为100-350g/L，时间为5-20分钟。
4.根据权利要求1或2所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆，其特征在于：钻杆经酸洗工序后进入活化工序，活化配方为硫酸100-400g/L，时间为15-25分钟。
5.根据权利要求1或2所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆，其特征在于：钻杆经防腐处理工序后进入热处理工序，热处理温度为200-400℃，时间为2-5小时。
6.油田钻井用抗腐蚀钻杆的抗腐蚀处理工艺，其特征在于：主要包括高温除油、酸洗、活化、防腐处理和热处理五个工序，上述钻杆经活化工序后进入防腐处理工序，防腐处理的化学组分为硫酸镍：130-230g/L，碳酸镍：35-55g/L，硫酸铵：5-15g/L,羟基亚乙基二膦酸：3-11g/L，钨酸钠：10-30g/L，次亚磷酸钠：8-26g/L，柠檬酸：6-11g/L，柠檬酸钠：32-66g/L，丙烯基磺酸钠：10-55g/L，十二烷基硫酸钠：24-38g/L，1,4丁炔二醇：5-15g/L,硫酸：2-6g/L；防腐处理的技术参数为工艺温度：50-80℃，整流器电流密度：3-10A/dm2，工作液的pH值为：3.4-5.4。
7.根据权利要求6所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆的抗腐蚀处理工艺，其特征在于：高温除油工序是根据钻杆的实际情况，确定高温除油的温度及时间，温度为300-450℃，时间为2-5小时。
8.根据权利要求6或7所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆的抗腐蚀处理工艺，其特征在于：钻杆经除油除锈后进入酸洗工序，酸洗配方为硫酸100-300g/L，盐酸为100-350g/L，时间为5-20分钟。
9.根据权利要求6或7所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆的抗腐蚀处理工艺，其特征在于：钻杆经酸洗工序后进入活化工序，活化配方为硫酸100-400g/L，时间为15-25分钟。
10.根据权利要求6或7所述的油田钻井用抗腐蚀钻杆的抗腐蚀处理工艺，其特征在于：钻杆经防腐处理工序后进入热处理工序，热处理温度为200-400℃，时间为2-5小时。
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