一種防腐蝕井下工具的製作方法

2023-11-02 03:29:07

本實用新型涉及一種防腐蝕井下工具。

背景技術：

在油井開採、壓裂、酸化、及注水過程中，經常要用各種各樣的井下工具，這些工具在油田增產中起到了巨大的作這些工具在油田增產中起到了巨大的作用。井下工具包括完井生產管柱井下工具和鋼絲作業常用井下工具兩部分，常用的井下工具有：封隔器，噴砂器，配水器，配產器等。

由於地質條件的不同，鑽井採油的質量參差不齊，絕大多數含有大量的泥沙、雜質及砂石，在鑽井過程中，井下工具要在高溫高壓、高腐蝕及急速砂石衝刷的環境下進行服役，這種惡劣的使用環境，大大降低了井下工具的使用壽命。井下工具腐蝕的主要原因：粘附在井下工具外壁的泥漿膜在空氣中水分揮發過程和形成泥餅殼後便留下鐵礦粉、重晶石、土粉、碳酸鈣粉等作為骨架的固相物，稱為垢層。垢層與井下工具表面接觸，產生三種相互關聯的局部腐蝕，即供氧差異微電池腐蝕、電偶腐蝕和縫隙腐蝕。

目前，國內外對井下工具採用的防護方法主要為塗鍍防腐層，從而延長井下工具的使用壽命。塗鍍防腐層的缺點是：防腐層存在著毛細孔（針孔）或漏點，而且在生產過程還會產生一些破損，這樣腐蝕介質可以通過毛細孔或漏點在防腐層和金屬的界面上進行腐蝕反應，使局部防腐層優先脫落，隨著防腐層在水溶液中使用時間的延長，尤其在高溫條件下，防腐層的這種破壞形式和嚴重程度越來越顯著。

隨著鑽井環境越來越苛刻，鑽井進尺深度越來越深，致使井下工具腐蝕越來越嚴重，現有的塗層井下工具並不能滿足現場使用的需求，尋求一種新型的井下工具表面處理技術越來越迫切。

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種防腐蝕井下工具。

本實用新型提供一種防腐蝕井下工具，其在基體的內壁和/或外壁上設置有多層金屬緊密複合而成的金屬複合層，所述金屬複合層至少包括粘結基層、中間層和防腐蝕層，所述粘結基層為鎳鍍層，所述中間層為銅鍍層，所述防腐蝕層為鎢鍍層，所述鎳鍍層電鍍在基體的內壁和/或外壁的表面上，所述銅鍍層電鍍在所述鎳鍍層上，所述鎢鍍層電鍍在所述銅鍍層上。

所述鎳鍍層的厚度為5-10μm。

所述銅鍍層的厚度為20-40μm。

所述鎢鍍層的厚度為5-10μm。

所述金屬複合層還可以包括電鍍在所述鎢鍍層上的鉻層。

與現有技術相比，本實用新型具有如下優點：

（1）本實用新型的防腐蝕井下工具，由於多層金屬緊密複合而成的金屬複合層，在電鍍過程中，兩種鍍層會形成兩種原子排列，晶體之間交叉遮蓋，幾乎不存在漏點，杜絕了針孔的出現，防腐效果大大提升。再者，由於金屬複合層至少包括鎳鍍層、銅鍍層和鎢鍍層，通過多層金屬對井下工具的基體進行防護，即使存在破損的話，也只是在鎳鍍層和銅鍍層之間形成電化學腐蝕，鎳鍍層先被腐蝕，從而使井下工具的基體得到保護，達到防腐目的。

（2）本實用新型的防腐蝕井下工具，鎳鍍層與井下工具具有非常好結合力，而銅鍍層可以大幅度地提高整體鍍層的厚度，而鎢鍍層具有非常好耐磨性，使得金屬複合層具有非常好的耐磨、防腐整體性能。

（3）本實用新型的防腐蝕井下工具，具有良好耐腐蝕性、耐磨性、抗衝刷、防結蠟和防結垢等性能，而且能夠防CO2、H2S等氣體腐蝕，耐溫性能達到300℃。

附圖說明

圖1為本實用新型的防腐蝕井下工具的示意圖；

附圖標記：1-基體，2-鎳鍍層，3-銅鍍層，4-鎢鍍層。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本實用新型的防腐蝕井下工具，但不應認為本實用新型僅局限於以下的實施例中。

如圖1所示，本實用新型的防腐蝕井下工具，在基體1的內壁和/或外壁上設置有多層金屬緊密複合而成的金屬複合層，金屬複合層至少包括粘結基層、中間層和防腐蝕層，粘結基層為粗糙的、硬度較低、發白、與基體1結合力非常好的鎳鍍層2，中間層為銅鍍層3，防腐蝕層為結晶緻密、表面光滑、硬度高的鎢鍍層4，鎳鍍層2電鍍在基體的內壁的表面上，銅鍍層3電鍍在鎳鍍層2上，鎢鍍層4電鍍在銅鍍層3上。作為可變換的實施方式，鎳鍍層2電鍍在基體的外壁的表面上，或鎳鍍層2附著在基體的內壁和外壁的表面上。

鎳鍍層2的厚度為5-10μm。

銅鍍層3的厚度為20-40μm。

鎢鍍層4的厚度為5-10μm。

本實用新型防腐蝕井下工具的製備工藝：

（1）通過特定目數的石英砂和鋼砂按1:1進行混合，對井下工具基體1內壁進行除鏽，然後清水清洗；

（2）然後再進行鎳鍍層2的電鍍，得到表面粗糙、硬度較低、發白、與基體1結合力非常好的鎳鍍層2。鎳鍍層2的電鍍完成後，用清水清洗、吹乾；

（3）銅鍍層3的電鍍，電鍍完成後，用清水清洗、吹乾；

（4）然後再進行鎢鍍層4的電鍍，得到結晶緻密、表面光滑、硬度高的鎢鍍層4。鎢鍍層4的電鍍完成後，用清水清洗、吹乾。