CN106011804A - 一种防腐蚀化学镀液及其在钻进钻杆中的应用 - Google Patents

一种防腐蚀化学镀液及其在钻进钻杆中的应用 Download PDF

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    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
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Abstract

本发明公开了一种防腐蚀化学镀液及其在钻进钻杆中的应用，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65～75份；纳米二氧化硅，15～25份；络合剂EDTA二钠，10～20份；磷酸氢二钠，3～5份；磷酸二氢钠，6～8份；硫酸铜，3～5份；硼酸，2～4份；硫脲，0.2～0.4份；水，900～1100份；硫酸亚铁和硫酸镁共7～9份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6～8:1。本发明提供的化学镀液性质稳定，对钻进钻杆处理后可以显著提高钻进钻杆的耐腐蚀性能，这种技术效果与原料中硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比有关，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6～8:1时，对钻杆的防腐效果最优。

Description

一种防腐蚀化学镀液及其在钻进钻杆中的应用
技术领域
本发明属于钻进钻杆领域，具体涉及一种防腐蚀化学镀液及其在钻进钻杆中的应用。
背景技术
在钻井过程中，钻具的腐蚀严重，并且随着钻井井深向纵深发展，温度、压力、井层地质结构的变化等各种因素使得钻具的腐蚀破坏日趋严重。国外经几十年的技术发展经验表明，每钻进lm的钻具损失已控制在1～1.5kg范围，而目前我国近年则每钻进lm的钻具损失高达4kg，由此可见，我国的钻具损失是国外的两倍多。这种钻具的年损失量根据各井区的地质条件、泥浆组成和选用材料的不同，腐蚀造成的损失占其中的20％～50％，我国每年钻井按1500×104m计，腐蚀损失就高达0.9～2.5亿元。另外，钻杆的腐蚀甚至会造成钻杆突然断裂，从而造成井下事故等。这些安全事故的发生会造成恶劣的社会影响，难以用经济指标衡量。
国内外对钻具采用的防护方法主要有三种，其中一种为化学镀液防护法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防腐蚀化学镀液及其在钻进钻杆中的应用。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种防腐蚀化学镀液，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65～75份；纳米二氧化硅，15～25份；络合剂EDTA二钠，10～20份；磷酸氢二钠，3～5份；磷酸二氢钠，6～8份；硫酸铜，3～5份；硼酸，2～4份；硫脲，0.2～0.4份；水，900～1100份；硫酸亚铁和硫酸镁共7～9份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6～8:1。
进一步地，所述的防腐蚀化学镀液通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为7:1。
进一步地，所述的防腐蚀化学镀液通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65份；纳米二氧化硅，15份；络合剂EDTA二钠，10份；磷酸氢二钠，3份；磷酸二氢钠，6份；硫酸铜，3份；硼酸，2份；硫脲，0.2份；水，900份；硫酸亚铁和硫酸镁共7份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6:1。
进一步地，所述的防腐蚀化学镀液通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，75份；纳米二氧化硅，25份；络合剂EDTA二钠，20份；磷酸氢二钠，5份；磷酸二氢钠，8份；硫酸铜，5份；硼酸，4份；硫脲，0.4份；水，1100份；硫酸亚铁和硫酸镁共9份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为8:1。
上述防腐蚀化学镀液的配制方法，包括如下步骤：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
利用上述防腐蚀化学镀液对钻进钻杆进行防护的方法，包括如下步骤：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，施镀温度70～80℃，施镀时间为1～3小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
本发明的优点：
本发明提供的化学镀液性质稳定，对钻进钻杆处理后可以显著提高钻进钻杆的耐腐蚀性能，这种技术效果与原料中硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比有关，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6～8:1时，对钻杆的防腐效果最优。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：化学镀液的制备以及对钻杆施镀防腐方法
原料重量份比：
硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为7:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例2：化学镀液的制备以及对钻杆施镀防腐方法
原料重量份比：
硫酸镍，65份；纳米二氧化硅，15份；络合剂EDTA二钠，10份；磷酸氢二钠，3份；磷酸二氢钠，6份；硫酸铜，3份；硼酸，2份；硫脲，0.2份；水，900份；硫酸亚铁和硫酸镁共7份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例3：化学镀液的制备以及对钻杆施镀防腐方法
原料重量份比：
硫酸镍，75份；纳米二氧化硅，25份；络合剂EDTA二钠，20份；磷酸氢二钠，5份；磷酸二氢钠，8份；硫酸铜，5份；硼酸，4份；硫脲，0.4份；水，1100份；硫酸亚铁和硫酸镁共9份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为8:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例4：化学镀液的制备以及对钻杆施镀防腐方法
原料重量份比：
硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例5：化学镀液的制备以及对钻杆施镀防腐方法
原料重量份比：
硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为8:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例6：对比实施例，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为5:1
原料重量份比：
硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为5:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例7：对比实施例，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为9:1
原料重量份比：
硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为9:1。
配制方法：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
对钻进钻杆进行防护的方法：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，温度75℃，时间为2小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
实施例8：效果实施例
将实施例1～7施镀处理后的钻杆和未施镀的钻杆(空白对照)置于含钻井液和石英砂的动态模拟装置中进行摩擦强化实验，实验条件为：温度85℃，线速度2.5m/s，钻井液泥浆与石英砂的质量比为2:1，其中石英砂为20～60目，腐蚀50小时后测定镀层腐蚀情况。
结果如下表。
腐蚀时间(小时) 腐蚀速度(mm/a)
实施例1 50 0.5035
实施例4 50 0.5047
实施例5 50 0.5051
实施例6 50 0.9686
实施例7 50 0.9698
空白对照 50 1.1759
实施例2、3测试结果与实施例4、5基本一致。
上述结果表明，本发明提供的化学镀液性质稳定，对钻进钻杆处理后可以显著提高钻进钻杆的耐腐蚀性能，这种技术效果与原料中硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比有关，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6～8:1时，对钻杆的防腐效果最优。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (6)

1.一种防腐蚀化学镀液，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65～75份；纳米二氧化硅，15～25份；络合剂EDTA二钠，10～20份；磷酸氢二钠，3～5份；磷酸二氢钠，6～8份；硫酸铜，3～5份；硼酸，2～4份；硫脲，0.2～0.4份；水，900～1100份；硫酸亚铁和硫酸镁共7～9份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6～8:1。
2.根据权利要求1所述的防腐蚀化学镀液，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，70份；纳米二氧化硅，20份；络合剂EDTA二钠，15份；磷酸氢二钠，4份；磷酸二氢钠，7份；硫酸铜，4份；硼酸，3份；硫脲，0.3份；水，1000份；硫酸亚铁和硫酸镁共8份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为7:1。
3.根据权利要求1所述的防腐蚀化学镀液，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，65份；纳米二氧化硅，15份；络合剂EDTA二钠，10份；磷酸氢二钠，3份；磷酸二氢钠，6份；硫酸铜，3份；硼酸，2份；硫脲，0.2份；水，900份；硫酸亚铁和硫酸镁共7份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为6:1。
4.根据权利要求1所述的防腐蚀化学镀液，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：硫酸镍，75份；纳米二氧化硅，25份；络合剂EDTA二钠，20份；磷酸氢二钠，5份；磷酸二氢钠，8份；硫酸铜，5份；硼酸，4份；硫脲，0.4份；水，1100份；硫酸亚铁和硫酸镁共9份，硫酸亚铁和硫酸镁的重量份之比为8:1。
5.权利要求1～4任一所述防腐蚀化学镀液的配制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，用水溶解磷酸氢二钠和磷酸二氢钠后，加入硼酸、硫脲，搅拌溶解，再加入纳米二氧化硅，搅拌均匀；
步骤S2，向上述溶液中加入络合剂EDTA二钠、硫酸亚铁和硫酸镁，搅拌溶解；
步骤S3，最后加入硫酸镍和硫酸铜，搅拌溶解。
6.利用权利要求1～4任一所述防腐蚀化学镀液对钻进钻杆进行防护的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，预处理：依次对钻杆进行水洗、碱洗、水洗、酸洗、水洗；
步骤S2，化学镀液处理：预处理后，用化学镀液浸泡施镀，施镀温度70～80℃，施镀时间为1～3小时；
步骤S3，后处理：化学镀液处理后，再次水洗即可。
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