CN115846169B - 一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺 - Google Patents
一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及钨合金热处理技术领域，具体公开了一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：步骤一：将钻杆先置于200‑230℃下热处理5‑10min，然后以1‑3℃/min的速率降至室温；步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；步骤三：然后再进行等离子体处理。本发明钻杆耐蚀性的表面处理中，先采用热处理提高反应活性，再恒温冷却，优化其活性稳定度，通过改性处理液超声处理，将改性处理液充分的界面优化改性产品，配合等离子体处理、耐腐涂剂优化，耐腐涂剂更好的与钻杆形成一体，提高界面粘接强度，从而更好的提高防腐效果。
Description
技术领域
本发明涉及钻杆处理技术领域，具体涉及一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺。
背景技术
随着石油工业的发展，深井、超深井、高温高压井、大位移水平井、超短曲率半径井等特殊工况井的开发越来越多，对钻具的要求也越来越高。钻井是石油勘探和开发的一个重要环节，目前采用的主要方法是旋转钻井法，通过旋转钻具传递扭矩，带动钻头旋转、破碎和切削岩石，向地下钻进，钻出设计深度的井眼，获取石油或天然气。钻杆的作用则是将钻机扭矩传递给钻头，实现钻进，负责传输钻井液，并与钻头一起提升、下放和旋转。
现有的钻杆耐腐蚀处理中多采用耐腐涂层喷涂处理，耐腐工艺简单、耐腐涂层较为常规，表面处理效果差，基于此，本发明对其进一步的改进处理。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于200-230℃下热处理5-10min，然后以1-3℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1-2mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
优选地，所述超声分散的功率为300-500W，超声时间为20-30min。
优选地，所述改性处理液的制备方法为：
S01：将2-5份盐酸加入到30-50份水中，然后加入1-3份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入5-10份壳聚糖、1-4份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向10-15份海藻酸钠水溶液中加入1-4份六偏磷酸钠、2-5份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入10-20%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
优选地，所述预搅拌处理的转速为500-1000r/min，搅拌时间为10-20min。
优选地，所述海藻酸钠水溶液的质量分数为20-25%。
优选地，所述等离子体处理的功率为30-35W，频率为20-25KHz，氩气压强为50-70Pa，处理时间为10-20min。
优选地，所述耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量2-5%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量5-8%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
优选地，所述硫酸水溶液的质量分数为5-10%。
优选地，所述热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以200-220℃的温度处理5-10min，然后以1-3℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以10-15MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
优选地，所述水冷的温度为2-5℃。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明钻杆耐蚀性的表面处理中，先采用热处理提高反应活性，再恒温冷却，优化其活性稳定度，通过改性处理液超声处理，将改性处理液充分的界面优化改性产品，配合等离子体处理、耐腐涂剂优化，耐腐涂剂更好的与钻杆形成一体，提高界面粘接强度，从而更好的提高防腐效果，最后热压温化处理，对防腐的稳定性进一步的改进提升，通过工艺的多方面因素优化改进，产品的耐腐性能、耐腐稳定性得到显著改进。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于200-230℃下热处理5-10min，然后以1-3℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1-2mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
本实施例的超声分散的功率为300-500W，超声时间为20-30min。
本实施例的改性处理液的制备方法为：
S01：将2-5份盐酸加入到30-50份水中，然后加入1-3份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入5-10份壳聚糖、1-4份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向10-15份海藻酸钠水溶液中加入1-4份六偏磷酸钠、2-5份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入10-20%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
本实施例的预搅拌处理的转速为500-1000r/min，搅拌时间为10-20min。
本实施例的海藻酸钠水溶液的质量分数为20-25%。
本实施例的等离子体处理的功率为30-35W，频率为20-25KHz，氩气压强为50-70Pa，处理时间为10-20min。
本实施例的耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量2-5%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量5-8%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
本实施例的硫酸水溶液的质量分数为5-10%。
本实施例的热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以200-220℃的温度处理5-10min，然后以1-3℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以10-15MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
本实施例的水冷的温度为2-5℃。
实施例1
本实施例的一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于200℃下热处理5min，然后以1℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
本实施例的超声分散的功率为300W，超声时间为20min。
本实施例的改性处理液的制备方法为：
S01：将2份盐酸加入到30份水中，然后加入1-3份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入5份壳聚糖、1份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向10份海藻酸钠水溶液中加入1份六偏磷酸钠、2份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入10%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
本实施例的预搅拌处理的转速为500r/min，搅拌时间为10min。
本实施例的海藻酸钠水溶液的质量分数为20%。
本实施例的等离子体处理的功率为30W，频率为20KHz，氩气压强为50Pa，处理时间为10min。
本实施例的耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量2%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量5-8%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
本实施例的硫酸水溶液的质量分数为5%。
本实施例的热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以200℃的温度处理5min，然后以1℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以10MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
本实施例的水冷的温度为2℃。
实施例2
本实施例的一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于230℃下热处理10min，然后以3℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为2mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
本实施例的超声分散的功率为500W，超声时间为30min。
本实施例的改性处理液的制备方法为：
S01：将5份盐酸加入到50份水中，然后加入3份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入10份壳聚糖、4份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向15份海藻酸钠水溶液中加入4份六偏磷酸钠、5份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入20%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
本实施例的预搅拌处理的转速为1000r/min，搅拌时间为20min。
本实施例的海藻酸钠水溶液的质量分数为25%。
本实施例的等离子体处理的功率为35W，频率为25KHz，氩气压强为70Pa，处理时间为20min。
本实施例的耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量5%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量5-8%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
本实施例的硫酸水溶液的质量分数为10%。
本实施例的热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以220℃的温度处理10min，然后以3℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以15MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
本实施例的水冷的温度为5℃。
实施例3
本实施例的一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于210℃下热处理7.5min，然后以2℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1.5mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
本实施例的超声分散的功率为400W，超声时间为25min。
本实施例的改性处理液的制备方法为：
S01：将3.5份盐酸加入到40份水中，然后加入2份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入7.5份壳聚糖、2.5份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向12份海藻酸钠水溶液中加入2.5份六偏磷酸钠、3.5份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入15%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
本实施例的预搅拌处理的转速为750r/min，搅拌时间为15min。
本实施例的海藻酸钠水溶液的质量分数为22.5%。
本实施例的等离子体处理的功率为32.5W，频率为22.5KHz，氩气压强为60Pa，处理时间为15min。
本实施例的耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量3.5%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量6%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
本实施例的硫酸水溶液的质量分数为7.5%。
本实施例的热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以210℃的温度处理7.5min，然后以2℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以12MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
本实施例的水冷的温度为3.5℃。
实施例4
本实施例的一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于210℃下热处理6min，然后以2℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1.2mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
本实施例的超声分散的功率为400W，超声时间为22min。
本实施例的改性处理液的制备方法为：
S01：将3份盐酸加入到32份水中，然后加入2份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入6份壳聚糖、2份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向12份海藻酸钠水溶液中加入2份六偏磷酸钠、3份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入12%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
本实施例的预搅拌处理的转速为600r/min，搅拌时间为12min。
本实施例的海藻酸钠水溶液的质量分数为22%。
本实施例的等离子体处理的功率为32W，频率为22KHz，氩气压强为55Pa，处理时间为12min。
本实施例的耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量3%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量6%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
本实施例的硫酸水溶液的质量分数为6%。
本实施例的热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以210℃的温度处理6min，然后以2℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以12MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
本实施例的水冷的温度为3℃。
实施例5
本实施例的一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于220℃下热处理8min，然后以2℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1.8mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可。
本实施例的超声分散的功率为400W，超声时间为28min。
本实施例的改性处理液的制备方法为：
S01：将4份盐酸加入到45份水中，然后加入2份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入8份壳聚糖、3份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向14份海藻酸钠水溶液中加入3份六偏磷酸钠、3份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入12%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液。
本实施例的预搅拌处理的转速为800r/min，搅拌时间为12min。
本实施例的海藻酸钠水溶液的质量分数为23%。
本实施例的等离子体处理的功率为32W，频率为22KHz，氩气压强为55Pa，处理时间为12min。
本实施例的耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量3%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量6%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂，
本实施例的硫酸水溶液的质量分数为6%。
本实施例的热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以210℃的温度处理6min，然后以2℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以14MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
本实施例的水冷的温度为4℃。
对比例1
与实施例3不同是未采用步骤一的热处理。
对比例2
与实施例3不同是未采用改性处理液处理。
对比例3
与实施例3不同是改性处理液的制备中未加入调节液。
对比例4
与实施例3不同是改性处理液的制备中未加入壳聚糖调配纳米二氧化硅液。
对比例5
与实施例3不同是壳聚糖调配纳米二氧化硅液的制备中未加入纳米二氧化硅。
对比例6
与实施例3不同是未采用等离子体处理。
对比例7
与实施例3不同是未采用耐腐涂剂处理。
对比例8
与实施例3不同是未采用热压温化处理。
将实施例1-3及对比例1-8的产品置于3%的氯化钠溶液中观察钻杆腐蚀情况，耐腐层出现脱层、起皮的时间；
将实施例1-3及对比例1-8产品进行性能测试；
| 腐蚀情况时间（天） | |
| 实施例1 | 52 |
| 实施例2 | 51 |
| 实施例3 | 54 |
| 实施例4 | 52 |
| 实施例5 | 52 |
| 对比例1 | 46 |
| 对比例2 | 34 |
| 对比例3 | 39 |
| 对比例4 | 37 |
| 对比例5 | 40 |
| 对比例6 | 41 |
| 对比例7 | 钻杆第2天直接出现蚀斑 |
| 对比例8 | 43 |
从对比例1-8及实施例1-5可看出；实施例3的产品具有优异的耐腐蚀性能；
通过产品性能测试，产品由于采用耐腐涂层处理，耐腐涂层最高可达到54h，外观未变化，对比例7中由于未涂层处理，3天内直接出现蚀斑，耐腐性能明显降低；通过耐腐涂剂处理配合本发明的其他工艺，产品的耐腐性能最为优异。
而未采用改性处理液处理、等离子体处理、热压温化处理和热压温化处理，产品的性能均有变差趋势，且未采用改性处理液处理，产品的性能变差最为明显，同时改性处理液中未加入调节液、未加入壳聚糖调配纳米二氧化硅液、壳聚糖调配纳米二氧化硅液的制备中未加入纳米二氧化硅，产品的性能均有变差趋势，只有采用本发明的方法制备的改性处理液对产品的耐腐性能优化最为显著。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将钻杆先置于200-230℃下热处理5-10min，然后以1-3℃/min的速率降至室温；
步骤二：再于改性处理液中超声分散处理，然后水洗、干燥；
步骤三：然后再进行等离子体处理；
步骤四：再喷涂耐腐涂剂，喷涂厚度为1-2mm，形成耐腐层；
步骤五：最后热压温化处理，即可；
所述改性处理液的制备方法为：
S01：将2-5份盐酸加入到30-50份水中，然后加入1-3份烷基磺酸钠，预搅拌处理；
S02：随后再加入5-10份壳聚糖、1-4份纳米二氧化硅，继续搅拌均匀，得到壳聚糖调配纳米二氧化硅液；
S03：向10-15份的质量分数为20-25%的海藻酸钠水溶液中加入1-4份六偏磷酸钠、2-5份甲基三乙酰氧基硅，搅拌充分，得到调节液；
S04：向S02产物中加入10-20%的调节液，搅拌分散均匀，得到改性处理液；
所述耐腐涂剂的制备方法为：
将纳米膨润土、质量分数为5-10%的硫酸水溶液按照重量比1:5配制，随后再加入纳米膨润土总量2-5%的硫酸镧，搅拌混合充分；最后水洗、干燥，按照重量比1:5再送入到将双酚A型环氧树脂乳液中，再加入双酚A型环氧树脂乳液总量5-8%的水性环氧胺类固化剂，搅拌充分，得到耐腐涂剂。
2.根据权利要求1所述的提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，其特征在于，所述超声分散的功率为300-500W，超声时间为20-30min。
3.根据权利要求1所述的提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，其特征在于，所述预搅拌处理的转速为500-1000r/min，搅拌时间为10-20min。
4.根据权利要求1所述的提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，其特征在于，所述等离子体处理的功率为30-35W，频率为20-25KHz，氩气压强为50-70Pa，处理时间为10-20min。
5.根据权利要求1所述的提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，其特征在于，所述热压温化处理的具体操作条件为：
将温度先以200-220℃的温度处理5-10min，然后以1-3℃/min的速率升至300℃，保温10min，全程以10-15MPa的压力控压处理，最后水冷至室温。
6.根据权利要求5所述的提高钻杆耐蚀性的表面处理工艺，其特征在于，所述水冷的温度为2-5℃。
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