油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝的製作方法

2023-12-04 16:46:21

專利名稱：油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及油井鑽杆技術領域，尤其是一種油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處
理工藝。
背景技術：
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，鑽杆要在高溫高壓、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，大大降低了鑽杆的使用壽命。鑽杆腐蝕的主要原因是起鑽時未刮泥漿，粘附在鑽杆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。垢層與鑽杆表面接觸，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。隨著鑽井環境越來越苛刻，鑽井進尺深度越來越深，致使鑽杆腐蝕越來越嚴重，現有的塗層鑽杆並不能滿足現場使用的需求,尋求一種新型的鑽杆表面處理技術越來越迫切。

發明內容
本發明的目的就是解決現有技術存在的缺陷，提供一種耐高溫高壓、耐腐蝕、防結垢、耐衝刷並耐硫化氫、二氧化碳腐蝕的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝。其技術方案為:主要包括高溫除油、酸洗、活化、防腐處理和熱處理五個工序。高溫除油工序是根據鑽杆的實際情況，確定高溫除油的溫度及時間，溫度為300-450°C，時間為2-5小時。鑽杆經除油除鏽後進入酸洗工序，酸洗配方為硫酸100-300g/L，鹽酸為100-350g/L，時間為5-20分鐘。鑽杆經酸洗工序後進入活化工序，活化配方為硫酸100-400g/L，時間為15-25分鐘。鑽杆經活化工序後進入防腐處理工序，防腐處理的化學組分為硫酸鎳:130-230g/L，碳酸鎳:35-55g/L，硫酸 銨:5-15g/L，羥基亞乙基二膦酸:3_llg/L，鎢酸鈉:10_30g/L，次亞磷酸鈉:8-26g/L，檸檬酸:6-llg/L，檸檬酸鈉:32_66g/L，丙烯基磺酸鈉:10_55g/L，十二烷基硫酸鈉:24-38g/L，I, 4 丁炔二醇:5-15g/L，硫酸:2_6g/L ;防腐處理的技術參數為工藝溫度:50-80°C，整流器電流密度:3-10A/dm2，工作液的PH值為:3.4-5.4。鑽杆經防腐處理工序後進入熱處理工序，熱處理溫度為200-400°C，時間為2-5小時。普通鑽杆經過本發明工藝處理後，能夠有效解決油田鑽採過程中鑽杆因腐蝕、硫化氫環境下而引發杆體起刺、穿孔及杆體脆斷的失效問題，鑽杆的防腐、防硫化氫能力提高7倍，大大提高了鑽井效率，延長了鑽杆的使用壽命，具有優異的經濟效益和社會效益，適合普遍推廣使用。
具體實施例方式油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，主要包括高溫除油、酸洗、活化、防腐處理和熱處理五個工序。高溫除油工序是根據鑽杆的實際情況，確定高溫除油的溫度及時間，溫度為300-450°C，時間為2-5小時，溫度和時間因鑽杆油汙多少及鑽杆材質不同而定；鑽杆經除油除鏽後進入酸洗工序，酸洗配方為硫酸100-300g/L，鹽酸為100-350g/L，時間為5-20分鐘，酸洗濃度及時間因鑽杆材質不同而改變；鑽杆經酸洗工序後進入活化工序，活化配方為硫酸100-400g/L，時間為15-25分鐘，活化濃度計時間因鑽杆材質不同而改變；鑽杆經活化工序後進入本發明的核心技術防腐處理工序，防腐處理的化學組分為硫酸鎳:130-230g/L，碳酸鎳:35-55g/L，硫酸銨:5_15g/L，羥基亞乙基二膦酸:3_llg/L，鎢酸鈉:10_30g/L，次亞磷酸鈉:8-26g/L，檸檬酸:6_llg/L，檸檬酸鈉:32_66g/L，丙烯基磺酸鈉:10-55g/L，十二烷基硫酸鈉:24-38g/L，l，4 丁炔二醇:5_15g/L，硫酸:2_6g/L ;防腐處理的技術參數為工藝溫度:50-80°C，整流器電流密度:3-10A/dm2，工作液的PH值為:
3.4-5.4 ;鑽杆經防腐處理工序後進入熱處理工序，熱處理溫度為200-400°C，時間為2_5小時，熱處理工序的溫度及時間因防腐層的防腐蝕性能和耐磨性能而進行調整。本發明的特點在於:在生產過程中需要將鑽杆工件作為陰極，而使用一種銥塗層的鈦管作為陽極，在電力線的作用下，將金屬離子電鍍到鑽杆內表面，形成一種耐高溫高壓，耐腐蝕，防結垢和耐衝刷的防腐層；本發明通過獨特的配方及技術參數，防腐工作液性能穩定，維護成本較低；本發明通過在鑽杆內表面形成的防腐層，可有效的提高鑽杆在H2S環境下的服役壽命，結束了 H2S環境下鑽採設備必須需要進口的歷史，填補了國內空白，大大降低了高腐蝕，高含硫情況下的鑽採成本；本發明生產的鑽杆，不影響鑽杆原先的機械性能及材質，使用方法與普通鑽杆使用方法相同。本發明經中石化勝利油田質量技術監督檢驗所檢驗:
檢驗項目:鹽霧實驗。標準要求:中性鹽霧試驗。檢驗結果:2000h不變色。檢驗項目:阻垢實驗。標準要求:SY/T5673-1993。檢驗結果:阻垢率達到41.73%。本發明經北京科技大學檢驗:
檢驗項目:電化學性能評價實驗。標準要求:lMPaC02，90°C，96小時。檢驗結果:緩蝕率為99.6%ο本發明經中石油集團管材研究所檢驗:
檢驗項目:抗硫化物應力腐蝕開裂評價(SSCC實驗)。標準要求:NACE TMO177-2005標準。檢驗結果:合格。檢驗項目:抗硫致開裂評價(HIC實驗)。標準要求:NACE TM0284-2003。檢驗結果:合格。本發明生產的防腐鑽杆，主要有以下特性及性能指標: 內表面粗糙度僅為0.2，表面光滑，可有效減少腐蝕介質的區域紊流，經檢測阻垢率可達41.73%，具有很好的阻垢性能，相應的也就具有很好的防腐蝕性能；具有極高的耐溫性能，長期服役耐溫可達600°C以上，解決了現有國內塗層鑽杆防腐層長期服役耐溫性能100°C以內的歷史；防腐層與鑽杆基體之間的結合形式為金屬與金屬之間的冶金結合，在高溫高壓，高含硫，高礦化度，高衝刷的情況下結合力優異，不會出現鼓泡、起皮、脫落的現象；使用周期是普通鑽杆使用周期的7倍；在生產過程中，工作液可以循環使用，屬於無汙染，環保的綠色工藝。
權利要求
1.油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，其特徵在於:主要包括高溫除油、酸洗、活化、防腐處理和熱處理五個工序。
2.根據權利要求1所述的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，其特徵在於:高溫除油工序是根據鑽杆的實際情況，確定高溫除油的溫度及時間，溫度為300-450°C，時間為2-5小時。
3.根據權利要求1或2所述的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，其特徵在於:鑽杆經除油除鏽後進入酸洗工序，酸洗配方為硫酸100-300g/L，鹽酸為100-350g/L，時間為5-20分鐘。
4.根據權利要求1或2所述的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，其特徵在於:鑽杆經酸洗工序後進入活化工序，活化配方為硫酸100-400g/L，時間為15-25分鐘。
5.根據權利要求1或2所述的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，其特徵在於:鑽杆經活化工序後進入防腐處理工序，防腐處理的化學組分為硫酸鎳:130-230g/L，碳酸鎳:35-55g/L，硫酸銨:5-15g/L，羥基亞乙基二膦酸:3_llg/L，鎢酸鈉:10_30g/L，次亞磷酸鈉:8-26g/L，檸檬酸:6-llg/L，檸檬酸鈉:32_66g/L，丙烯基磺酸鈉:10_55g/L，十二烷基硫酸鈉:24-38g/L，I, 4 丁炔二醇:5-15g/L，硫酸:2_6g/L ;防腐處理的技術參數為工藝溫度:50-80°C，整流器電流密度:3-10A/dm2，工作液的PH值為:3.4-5.4。
6.根據權利要求1或2所述的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝，其特徵在於:鑽杆經防腐處理工序後進入熱處理工序，熱處理溫度為200-400°C，時間為2-5小時。
全文摘要
本發明提供一種耐高溫高壓、耐腐蝕、防結垢、耐衝刷並耐硫化氫、二氧化碳腐蝕的油田鑽井用抗腐蝕鑽杆及其抗腐蝕處理工藝。其技術方案為主要包括高溫除油、酸洗、活化、防腐處理和熱處理五個工序。普通鑽杆經過本發明工藝處理後，能夠有效解決油田鑽採過程中鑽杆因腐蝕、硫化氫環境下而引發杆體起刺、穿孔及杆體脆斷的失效問題，鑽杆的防腐、防硫化氫能力提高7倍，大大提高了鑽井效率，延長了鑽杆的使用壽命，具有優異的經濟效益和社會效益，適合普遍推廣使用。
文檔編號C25D3/12GK103194773SQ201310137819
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月21日 優先權日2013年4月21日
發明者趙華翔, 任偉, 王建春, 許文忠, 周泉, 梅海瑛 申請人:勝利油田勝鑫防腐有限責任公司