CN1465743A

CN1465743A - 油田专用抽油杆、油管和套管的防护处理方法

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Publication number: CN1465743A
Application number: CNA021212627A
Authority: CN
Inventors: 付建影; 马长虹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: CN1212424C

Abstract

本发明是油田专用抽油杆、油管、套管的防护方法，其特点是将杆管经除油、除锈、表面活化、阳极镀、多功能镀或者经除油、除锈、内壁喷涂、外壁喷烘干固化漆膜等工艺步骤制得多防护层的抽油杆、油管、套管。经本发明的方法处理后的杆、管，由于具有阳极镀层，多功能镀层或涂层，提高了杆管的防腐、防垢、耐磨等性能，而且本发明的方法还适用于旧的杆、管的修复，使其重新下井使用。此外本发明的方法很灵活，可以内层镀、外层涂或内外镀、内外涂，根据用户要求加工成防垢层、防蜡层、防腐层或其它功能层。

Description

油田专用抽油杆、油管和套管的防护处理方法

技术领域

本发明涉及金属管杆的防护处理技术，更具体地说，是石油开采用的抽油杆、油管、套管的防护和修复方法。

背景技术

目前，石油行业的抽油杆、油管保护有镀镍和涂层，修复为车扣、校直等，方法简单，治标不治本，而且镀镍价格高，质量差，有针孔，出锈斑，寿命短，涂层管在油井内由于抽油杆的运动摩擦，易脱皮卡泵，在水井内脱皮后堵地层。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术的缺点，提出一种抽油杆、油管和套管(以下简称杆、管)的防护处理方法。

本发明的主要技术方案：首先从防护机理来保护管体，采用双层镀和/或内外壁喷涂的方法以同时达到防腐、防垢、滑润、耐磨的目的。

本发明具体的处理方法包括以下步骤：

1.除油：将待处理的杆管放入具有除油液的除油槽内，用槽内加热器加热60-90℃，加热2小时后即除去管、杆上的丝扣油或污油，所述的除油液的组成和重量百分数：

清清剂30％，浓度为20-30％的氢氧化钠15％，其余为自来水，除油液的量以满过杆、管表面为限；

2.除锈：将步骤(1)除油后的杆、管放入盛有除锈剂的除锈槽中，在10-35℃下浸泡2-8分钟即可除去杆、管表面的油垢、锈斑和氧化膜，所述除锈剂的组成和百分含量：浓度31-38％的盐酸50％、缓蚀剂六次甲基四胺3-5％，其余为水，其加入量为满过杆、管表面为限；

3.表面活化：步骤(2)除锈后杆、管放入盛有活化液的活化槽中，在5-30℃下浸泡40-60秒，所述的活化液的组成与重量百分数为：浓度为94-96％的硫酸40％兑入60％清水，其加入量以满过杆、管表面为限；

4.阳极镀即镀Ni-Zn-P：将步骤(3)处理后的杆、管放入具有化学镀液的镀槽中，在98℃下控制PH值为8.8-9.2，经4小时处理即得到含12-15％的Zn的Ni-Zn-P镀层，所述的Ni-Zn-P化学液配方按g/L计：NiSO₄·7H₂O27-35、NaH₂PO₂·H₂O 10、柠檬酸钠85、NH₄Cl 50、25％的NH₄OH 0-60、ZnSO₄·7H₂O 7.5-15，化学镀液的加入量满过杆、管10cm；

5.多功能镀即镀Ni-P/PTFE(聚四氟乙烯)，将步骤(4)阳极镀后抽油杆或油管置于混匀后的Ni-P/PTFE复合镀液的镀槽中，控制PH值为4.5-5.0，在80-90℃下处理4小时，所述的Ni-P/PTFE复合镀液配方：NiSO₄·7H₂O29g/L、NaH₂PO₂·H₂O 35g/L、丙酸2mg/L、硫脲1mg/L、PTFE分散液36g/L、络酸24mg/L，所述的复合镀液的量满过杆、管10cm。

本发明还可以在上述工艺步骤(2)除锈后采用内、外壁喷涂、烘干工艺，具体过程：

1.内壁喷涂：用内喷漆枪喷漆雾化，喷漆压力为4-6kg/cm²，内喷漆枪在油管内孔中，行走速度为20-30m/min，往复运动，管体在原位置以500转/min旋转，喷2-3次每次涂层厚度为15-20微米，每喷一次均需烘干固化漆膜；

2.外壁喷涂：用喷枪以流量为150g/min喷2-3次，每次厚度为20-25微量，每喷一次均需烘干固化漆膜；

3.烘干固化喷漆：油管和套管内外壁每喷完一次即连续传入到烘干炉中，在180-200℃烘干，油管从进炉到出炉的时间60分钟，每次喷涂后烘干的漆膜呈棕褐色，光亮如镜，对于抽油杆采用油管外壁喷涂方法，同样每次喷涂后烘干固化喷漆。

本发明对于油管或套管还可以在表面活化后采用内壁阳极镀、内壁多功能镀、外壁喷涂、烘干固化漆膜工艺，得到内壁镀层，外壁涂结构层或内外壁阳极镀，再内壁喷涂、外壁喷涂、烘干固化漆膜工艺，得到混合层。

本发明对于使用一段时间后的日的抽油杆、油管或套管的修复时，对其除油、除锈后，采用常用的方法除垢、校直、修复丝扣，在北京防腐新技术开发集团生产的抽油杆、油管和套管中、高、超频热处理机上完成热处理，然后按上述工艺过程进行镀层和/或涂层。

本发明步骤(1)所述的清洗剂为哈尔滨促进化工厂生产的牌号为HB-9801清洗剂；

本发明步骤(5)所述的PTFE分散液是由北京防腐新技术开发集团提供，其技术指标：PTFE固体含量(重％)：60；表面活性剂含量(重％)：6±1；PH值9-10；比重(20℃)为1.5-1.530。

本发明喷涂的喷漆包括环氧酚醛树脂、石油树脂、聚酯树脂、粉末涂料、沥青涂料中的任一种，漆的粘度为25°时30-40秒。

本发明的所述的其它化工原料均为市售的产品。

本发明步骤(1)-(5)所用的除油槽、除锈槽、活化槽、镀槽及其加热***的结构均是相同的。

所述的槽子是由抽油杆和油管吊装架、加热器控制阀、槽内加热排管(即加热器)所构成，槽子的尺寸为长11米、宽和高均为0.8-1.4米，用20号钢板焊的壁厚为5-10mm，待处理的抽油杆和油管可置于槽内，槽内设有用导热油加热的加热器，槽内的液体由加热器加热。

所述的槽子的加热***是由0.3m³导热油锅炉、回油控制阀、出油控制阀、温度计、油气分离器、膨胀加油池、输导热油泵、出油阀、进油阀、加热排管(加热器)所构成，其中所述的加热排管为Φ76×3的20号钢管，间距100mm，长10.5米，在槽的侧壁和底部均匀分布。

所述的导热油锅炉和导热油均由黑龙江省安达市锅炉厂生产。

所述的阀门、温度计、导热油泵由长春市水泵厂生产。

所述的油气分离器、膨胀加油池、加热器、和槽由北京防腐新技术开发集团生产。

本发明所述的烘干固化漆膜用的烘干炉是由上炉膛、上炉体加热排管散热器及其导热油出油阀、上炉膛、上炉体加热器吊挂架、上炉体石棉保温材料，进入上炉体加热管散热器导热油阀门、传送待烘干的管、杆的炉前链条、下炉膛加热排管散热器、控制下炉膛加热排管散热器进出导热油阀、减速器及其传动链条和传动链轮所组成。所述的炉体长×宽×高＝6×12×2米，炉膛内尺寸为11×6×0.6米，炉温控制由导热油加热炉输出温度调节开关控制，炉内加热器为排管式结构，加热载体为320℃导热油，以每小时18m³的排量在加热器内流动，导热油的加热锅炉出口温度为290±10℃，炉膛内温度控制在220±10℃、油管、套管烘干190±10℃，油管、套管在炉内靠间距为5.8米两根导热支承，在导轨上有2寸链条以每小时6米速度爬行，保证油管、套管从进炉到出炉所用的时间为60分钟。

本发明在修理抽油杆、油管和套管用的热处理机为北京防腐新技术开发集团生产，牌号为GR-1型。

本发明的优点和效果：

本发明的方法由于对杆、管进行阳极镀层，实现阴极保护；由于对杆、管进行多功能镀层，特别是镀层嵌入聚四氟乙烯，使杆、管防腐、防垢、润滑、耐磨等性能大幅度提高，因此经处理后的杆、管特别适合于抽油机井、注聚合物和二氧化碳井；本发明的方法还可以是内孔阳极镀多功能镀，然后外壁喷涂，还可以是内外阳极镀，再内外壁喷涂，得到混合层，可根据用户要求，选择任一工艺加工成防垢层、防蜡层、防腐层或其它多功能层，这样针对性强，可以降低成本，并且特别适用；本发明的方法同样可以对使用过的旧的杆、管进行修复，在修复中加入表面热处理过程，可恢复旧杆、管的性能，而且使旧杆、管增加多种防护方法和保护层，使旧的杆、管重新下井使用，可获得非常可观的经济效益。

附图简要说明

图1为槽的结构示意图。

图2为图1A-A剖视图。

图3为槽的加热***示意图。

图4为炉干炉结构示意图。

图5为具有镀层结构的油管示意图。

图6为具有涂层结构的油管示意图。

图7为内壁镀、外壁涂防护层结构的油管示意图。

由图1和图2所示，槽4的两侧设置有吊装杆、管支架1，被处理的杆、管3置于槽4内，在槽4的两侧和底部设有加热载体的以导热油为加热排管加热器6，槽4的两侧为加热器控制阀5。

由图3所示，槽4的加热***有导热油加热锅炉1、热油泵7，与导热油加热锅炉1和设置在槽4的加热排管加热器6连通的管线上设置有回油控制阀2和回油阀8，与导热油加热锅炉1顶部用管线与油气分离器9连接，在其管线上设有出油控制阀3，油气分离器5的另一端通过管线与加热排管6相连，其管线上设有进油阀5，在回油阀8和输导热油泵7相连接的管线上设置有导热油过热溢出时可接收的膨胀加油池10，在油气分离器9和进油阀5的管线上装有温度计11。

由图4所示，烘干炉有上炉膛2，上炉体加热排管(加热器)3及其吊挂架4，上炉体具有石棉保温层5，下炉体加热排管11，传送待烘干的油管、套管7的链条10(箭头为链条传动方向)，控制链条10的运行速度并与电机13相连的减速器15及其由传动链条16相连接的传动链轮17，此外，还有上炉体加热排管进导热油进油阀6、出油阀1、下炉体加热排管进油阀12(右侧为出油阀)、炉前链条8、起固定支撑的炉前支腿9以及炉口18。

由图5所示，镀层后的油管由管体3、阳极镀层2和多功能镀层所构成。

由图6所示，涂层后的油管由管体3以及涂层4-1和涂层4-2所构成。

由图7所示，内壁镀、外壁涂后的油管由涂层4、管体3、阳极镀层2、多功能镀层1所构成。

具体实施方式

实例1

本实例对油管采用除油→除锈→表面活化→阳极镀→多功能镀工艺，得到如图1镀层结构的复合层厚为10微米的油管，其性能镀层为非晶态，摩擦系数0.1-0.2，表面形态为黑亮色，相变温度为342.4℃，延伸率3-6％，无针孔，耐酸、碱、盐浸泡，其它性能见表1-表4。

实例2

本实例对油管采用除油→除锈→内壁喷涂→外壁喷涂，内、外壁均喷2次，每喷一次均需烘干固化喷漆，得到如图2所示的具有涂层结构的油管、所用的喷漆为石油树脂。

油管的性能为：漆膜厚度65μm，硬度(HV)300，柔性1mm，耐冲击50kg/cm³，耐酸：在浓度为80％的硫酸中浸泡100小时无变化，耐碱：在浓度10％的氢氧化钠中浸泡106小时无变化，耐盐：在浓度为30％盐水中浸泡100小时无变化。

实例3

本实例对油管采用除油→除锈→表面活化→内壁阳极镀→内壁多功能镀→外壁喷涂→烘干固化喷涂工艺，得到如图3的内壁镀层、外壁喷涂层结构的油管。外壁喷涂2次，所用的喷漆为聚酯树脂，其性能：外壁性能为实例2性能，内壁为实例1性能。

表1阳极镀层中的镍含量与硬度和稳定电位的关系

合金组成	硬度(kg/mm²)	稳定电位(V_SCE)/N
合金组成	硬度(kg/mm²)	稳定电位(V_SCE)/N	Zn	60	-1.01
15％Ni	330	-0.80	Zn	60	-1.01
15％Ni	330	-0.80	16％Ni	370	-0.78
20％Ni	400	-0.74	16％Ni	370	-0.78
20％Ni	400	-0.74	50％Ni	550	-0.71
碳钢	550	-0.55	50％Ni	550	-0.71

表2硬度

PTFE含量(％)	13.4	18.0	20.8	24.0
PTFE含量(％)	13.4	18.0	20.8	24.0	硬度(HV)	380	300	250	230

表3耐蚀性^*

PTFE含量(％)	10.0	15.0	18.6	23.2	25.4	30.0
PTFE含量(％)	10.0	15.0	18.6	23.2	25.4	30.0	腐蚀等级	7	6	6	5	5	5

^*耐蚀性用ISO1462标准检测

表4热处理对复合层的耐蚀影响^*

PTFE含量(％)	10.0	15.0	18.6	23.2	25.4	30.0
PTFE含量(％)	10.0	15.0	18.6	23.2	25.4	30.0	腐蚀等级	6	5	5	4	4	3

^*热处理温度300℃，1小时，层厚10微米。

Claims

1.一种油田专用抽油杆、油管、套管防护方法，其特征在于包括以下步骤：

(1).除油：将待处理的杆管放入具有除油液的除油槽内，用槽内加热器加热60-90℃，加热2小时后即除去管、杆上的丝扣油或污油，所述的除油液的组成和重量百分数：

(2).除锈：将步骤(1)除油后的杆、管放入盛有除锈剂的除锈槽中，在10-35℃下浸泡2-8分钟即可除去杆、管表面的油垢、锈斑和氧化膜，所述除锈剂的组成和百分含量：浓度为31-38％的盐酸50％、缓蚀剂六次甲基四胺3-5％，其余为水，其加入量为满过杆、管表面为限；

(3).表面活化：步骤(2)除锈后杆、管放入盛有活化液的活化槽中，在5-30℃下浸泡40-60秒，所述的活化液的组成与重量百分数为：浓度为94-96％的硫酸40％兑入60％清水，其加入量以满过杆、管表面为限；

(4).阳极镀即镀Ni-Zn-P：将步骤(3)处理后的杆、管放入具有化学镀液的镀槽中，在98℃下控制PH值为8.8-9.2，经4小时处理即得到含12-15％的Zn的Ni-Zn-P镀层，所述的Ni-Zn-P化学液配方按g/L计：NiSO₄·7H₂O27-35、NaH₂PO₂·H₂O 10、柠檬酸钠85、NH₄Cl 50、(25％)的NH₄OH 0-60、ZnSO₄·7H₂O 7.5-15，其化学镀液的加入量为满过杆、管10cm。

(5).多功能镀即镀Ni-P/PTFE，将步骤(4)阳极镀后抽油杆或油管置于混匀后的Ni-P/PTFE复合镀液的镀槽中，控制PH值为4.5-5.0，在80-90℃下处理4小时，所述的Ni-P/PTFE复合镀液配方：NiSO₄·7H₂O 29g/L、NaH₂PO₂·H₂O 35g/L、丙酸2mg/L、硫脲1mg/L、PTFE分散液36g/L、络酸24mg/L，所述的复合镀液的量满过杆、管10cm。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)除锈后，油管和套管内外壁喷涂，具体步骤为：

(1).内壁喷涂：用内喷漆枪喷漆雾化，喷漆压力为4-6kg/cm²，内喷漆枪在油管内孔中，行走速度为20-30m/min，往复运动，管体在原位置以500转/min旋转，喷2-3次每次涂层厚度为15-20微米，每喷一次均需烘干固化漆膜；

(2).外壁喷涂：用喷枪以流量为150g/min喷2-3次，每次厚度为20-25微量，每喷一次均需烘干固化漆膜；

(3).烘干固化漆膜：油管和套管内外壁每喷完一次即连续传入到烘干炉中，在180-200℃烘干，油管从进炉到出炉的时间60分钟，每次喷涂后烘干的漆膜呈棕褐色，光亮如镜，对于抽油杆采用油管外壁喷涂方法，同样每次喷涂后烘干固化喷漆。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的喷漆包括环氧酚醛树脂、石油树脂、聚酯树脂、粉末涂料、沥青涂料中的任一种。

4.按照权利要求1，2所述的方法，其特征在于将油管或套管依次除油、除锈、表面活化后内壁阳极镀、内壁多功能镀、外壁喷涂或者内外壁阳极镀、内外壁喷涂得到混合层。

5.按照权利要求1，2所述的方法，除锈后按常规方法除垢、校直、探伤、修理丝扣，其特征在于经试压后依次进行热处理、镀层或/和涂层防护。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)至步骤(5)所述的除油槽、除锈槽、活化槽、镀槽的结构为：槽的两侧设有吊装杆、管支架，在槽内两侧和底部设有以导热油为加热载体的排管加热器，槽的尺寸为长11米、宽和高为0.8-1.4米，槽的壁厚为5-10mm。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)至步骤(5)所述的除油槽、除锈槽、活化槽、镀槽的加热***有导热油加热锅炉，输导热油泵与导热油加热锅炉和槽内加热排管即加热器相连，导热油加热锅炉顶部用管线与油气分离器连接，油气分离器另一端通过管线与加热器相连，在输导热油泵与排管加热器相连的管线上设置有膨胀加油池，在油气分离器与排管加热器相连的管线上设有温度计，此外，在连接的管线上还设有进油阀、出油阀，所述的加热排管为φ76×3的20号钢管，间距100mm，长10.5m，在槽的侧壁和底部均布。

8.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的烘干固化漆膜用的烘干炉具有上炉膛，上炉体加热排管及其吊挂架，上炉体具有保温层，下炉体加热排管，传送待烘的杆、管且经过上、下炉体加热排管中间的链条，控制链条运行速度并与电机相连的减速器，减速器由传动链条与传动链轮相连，此外还有上炉体加热排管进导热油阀和出油阀、下炉体加热排管进油阀以及出油阀。