專利名稱：抽油光桿及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抽油機(jī)設(shè)備，特別是涉及一種抽油光桿及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)井一直以來都是國內(nèi)外油田的主要采油方式，在抽油機(jī)井使用的抽油桿 中，有一根特殊的抽油桿，即抽油光桿，其上端連接抽油機(jī)，下端連接抽油桿柱。隨著當(dāng)前油 田生產(chǎn)進(jìn)入后期，深油井、稠油井、高含水井和高礦化度井的不斷增多，抽油光桿的作用和 性能日漸重要。然而，抽油光桿的實際工作環(huán)境卻十分惡劣，不僅要承受日益加大的載荷， 而且要承受井液中的H2S、C02、C1_、H20等的綜合腐蝕作用，普通抽油光桿在使用不足一個月 表面就會出現(xiàn)大量腐蝕坑，造成盤根盒密封磨損，原油泄漏，不僅減少產(chǎn)量而且對環(huán)境造成 很大污染，給油田生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，目前的抽油光桿必須在耐腐蝕性方面不 斷提高，以滿足不斷惡劣的服役環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗腐蝕性能好的抽油光桿及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明抽油光桿，包括桿體，所述桿體的兩端分別設(shè)有桿頭，所述桿頭上設(shè)有螺紋 連接部分，其中所述桿體和桿頭的外表面覆有一鎢基非晶態(tài)合金層。本發(fā)明抽油光桿，其中所述其中一個桿頭與桿體的連接處設(shè)有鐓粗部。本發(fā)明抽油光桿，其中所述鎢基非晶態(tài)合金層的厚度為50 80μπι。本發(fā)明抽油光桿，其中所述鎢基非晶態(tài)合金層所包含成分的質(zhì)量百分含量鎢 10% 55%，鎳15% 65%，鐵10% 15%，鈷6% 12%，其余為磷及雜質(zhì)。本發(fā)明抽油光桿，其中所述鎢基非晶態(tài)合金層為長程無序、短程有序的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明抽油光桿，其中所述桿體和桿頭的材料為高強(qiáng)度合金鋼。本發(fā)明抽油光桿的生產(chǎn)方法，按照如下步驟進(jìn)行 (1)對原料進(jìn)行冶煉，將鋼液澆注成鋼錠，軋制成圓鋼，空冷至室溫，得到高強(qiáng)度合 金棒材；(2)將高強(qiáng)度合金鋼棒材經(jīng)680 720°C不完全退火，爐冷2小時后冷拔到抽油光 桿標(biāo)準(zhǔn)長度，校直，得到合金棒材；(3)將步驟(2)的合金棒材經(jīng)感應(yīng)線圈加熱至950°C 1050°C正火，隨后加熱至 410°C 450°C回火處理，得到抽油光桿粗坯；(4)將兩端桿頭均擠螺紋，得到抽油光桿毛坯；(5)對抽油光桿毛坯的表面進(jìn)行除油、除銹后，浸泡于5%的稀硫酸溶液1 2分 鐘進(jìn)行活化處理，然后浸入電沉積槽中采用電沉積的方法使抽油光桿桿體和兩端螺紋處包
覆一層鎢基非晶態(tài)合金。本發(fā)明抽油光桿的生產(chǎn)方法，其中所述步驟(5)中電沉積液的組份鎢酸鈉18 155g/L，硫酸鎳30 140g/L，次亞磷酸鈉35 210g/L，檸檬酸60 100g/L ；電流密度10 220mA/cm3 ；PH 值7. 5 9. 5 ；溫度25 80°C。本發(fā)明抽油光桿的生產(chǎn)方法，其中在步驟(4)之前先對抽油光桿粗坯一端進(jìn)行鐓 粗，形成一墩粗部。本發(fā)明抽油光桿的生產(chǎn)方法，還包括步驟(6)將電沉積處理后的抽油光桿在 150°C 700°C下保溫0. 5 2小時進(jìn)行熱處理。本發(fā)明抽油光桿及其生產(chǎn)方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明抽油光桿及其生 產(chǎn)方法是同時在桿體表面和桿頭上涂覆了一層鎢基非晶態(tài)合金層，該鎢基非晶態(tài)合金層具 有良好的耐磨損和抗腐蝕性能，能夠使本發(fā)明抽油光桿在井液高礦化度、普通抽油光桿腐 蝕磨損嚴(yán)重的惡劣工況下的使用。本發(fā)明抽油光桿及其生產(chǎn)方法中采用高強(qiáng)度合金鋼制成的桿體和桿頭能夠滿足 目前抽油機(jī)井采油時日益增大的抽油光桿載荷；同時，鎢基非晶態(tài)合金層采用電沉積的方 法涂覆在抽油光桿的表面，電沉積鎢基非金態(tài)合金工藝是一種清潔生產(chǎn)工藝，減輕對環(huán)境 的污染。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的抽油光桿及其生產(chǎn)方法作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明抽油光桿的主視圖。
具體實施例方式實施例1按照下列步驟生產(chǎn)本發(fā)明的抽油光桿(1)將原料在轉(zhuǎn)爐中冶煉，將鋼液澆注成鋼錠，軋制成圓鋼，空冷至室溫，得到高強(qiáng) 度合金棒材20CrMo ；(2)將高強(qiáng)度合金鋼棒材經(jīng)680°C不完全退火，爐冷2小時后冷拔到抽油光桿標(biāo)準(zhǔn) 長度，抽油光桿標(biāo)準(zhǔn)長度有8m、9. 14m、llm等多種規(guī)格，校直，得到合金棒材；(3)將步驟(2)的合金棒材經(jīng)感應(yīng)線圈加熱至1050°C正火，隨后加熱至450°C回火 處理，得到抽油光桿粗坯；(4)對抽油光桿粗坯一端進(jìn)行鐓粗，形成一墩粗部；將兩端桿頭均擠螺紋，得到抽 油光桿毛坯；(5)對抽油光桿毛坯的表面進(jìn)行化學(xué)除油，使用砂帶磨床進(jìn)行打磨除銹后，浸泡于 5%的稀硫酸溶液1 2分鐘進(jìn)行活化處理，然后浸入電沉積槽中采用電沉積的方法使抽油 光桿桿體和兩端螺紋處包覆一層鎢基非晶態(tài)合金，電沉積液的組份鎢酸鈉155g/L，硫酸 鎳30g/L，次亞磷酸鈉210g/L，檸檬酸60g/L ；電流密度220mA/cm3 ；PH值8 ；溫度25°C。(6)將電沉積處理后的抽油光桿在150°C下保溫2小時進(jìn)行熱處理，熱處理后顯微 硬度達(dá)到900 1300HV。得到的產(chǎn)品抽油光桿如圖1所示，包括桿體1，桿體1的兩端設(shè)有桿頭2，右端桿頭 2與桿體1的連接處加工有鐓粗部4，桿頭2上加工有螺紋連接部分，桿體1和桿頭2的外 表面覆有一鎢基非晶態(tài)合金層3，鎢基非晶態(tài)合金層3的厚度為80 μ m。鎢基非晶態(tài)合金層 3所包含成分的質(zhì)量百分含量鎢55%，鎳15%，鐵10%，鈷12%，其余為磷及雜質(zhì)，鎢基非晶態(tài)合金層3為長程無序、短程有序的結(jié)構(gòu)。實施例2按照下列步驟生產(chǎn)本發(fā)明的抽油光桿(1)將原料在轉(zhuǎn)爐中冶煉，將鋼液澆注成鋼錠，軋制成圓鋼，空冷至室溫，得到高強(qiáng) 度合金棒材20CrMo ；(2)將高強(qiáng)度合金鋼棒材經(jīng)720°C不完全退火，爐冷2小時后冷拔到抽油光桿標(biāo)準(zhǔn) 長度，校直，得到合金棒材；(3)將步驟(2)的合金棒材經(jīng)感應(yīng)線圈加熱至950°C正火，隨后加熱至410°C回火 處理，得到抽油光桿粗坯；(4)對抽油光桿粗坯一端進(jìn)行鐓粗，形成一墩粗部；將兩端桿頭均擠螺紋，得到抽 油光桿毛坯；(5)對抽油光桿毛坯的表面進(jìn)行化學(xué)除油，使用砂帶磨床進(jìn)行打磨除銹后，浸泡于 5%的稀硫酸溶液1 2分鐘進(jìn)行活化處理，然后浸入電沉積槽中采用電沉積的方法使抽油 光桿桿體和兩端螺紋處包覆一層鎢基非晶態(tài)合金，電沉積液的組份鎢酸鈉18g/L，硫酸鎳 140g/L，次亞磷酸鈉35g/L，檸檬酸100g/L ；電流密度10mA/cm3 ；PH值9 ；溫度80°C。(6)將電沉積處理后的抽油光桿在700°C下保溫0. 5小時進(jìn)行熱處理，熱處理后顯 微硬度達(dá)到900 1300HV。得到的產(chǎn)品抽油光桿包括桿體，桿體的兩端設(shè)有桿頭，右端桿頭與桿體的連接處 加工有鐓粗部，桿頭上加工有螺紋連接部分，桿體和桿頭的外表面覆有一鎢基非晶態(tài)合金 層，鎢基非晶態(tài)合金層的厚度為50 μ m。鎢基非晶態(tài)合金層所包含成分的質(zhì)量百分含量鎢 10%，鎳65%，鐵15%，鈷6%，其余為磷及雜質(zhì)，鎢基非晶態(tài)合金層為長程無序、短程有序 的結(jié)構(gòu)。在實驗室環(huán)境下，礦化度41670mg/L，溫度60°C，流速lm/s，試驗周期3d，分別對 上述實施例中的抽油光桿和普通抽油光桿基體(20CrMo抽油光桿)進(jìn)行了 10% CO2和飽和 CO2的抗腐蝕對比試驗，結(jié)果如下
權(quán)利要求
一種抽油光桿，包括桿體(1)，所述桿體(1)的兩端分別設(shè)有桿頭(2)，所述桿頭(2)上設(shè)有螺紋連接部分，其特征在于所述桿體(1)和桿頭(2)的外表面覆有一鎢基非晶態(tài)合金層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油光桿，其特征在于所述其中一個桿頭(2)與桿體(1)的 連接處設(shè)有鐓粗部(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽油光桿，其特征在于所述鎢基非晶態(tài)合金層(3)的厚度 為 50 80 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抽油光桿，其特征在于所述鎢基非晶態(tài)合金層(3)所包含 成分的質(zhì)量百分含量鎢10% 55%，鎳15% 65%，鐵10% 15%，鈷6% 12%，其余 為磷及雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抽油光桿，其特征在于所述鎢基非晶態(tài)合金層(3)為長程 無序、短程有序的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抽油光桿，其特征在于所述桿體(1)和桿頭(2)的材料為 高強(qiáng)度合金鋼。
7.一種抽油光桿的生產(chǎn)方法，按照如下步驟進(jìn)行(1)對原料進(jìn)行冶煉，將鋼液澆注成鋼錠，軋制成圓鋼，空冷至室溫，得到高強(qiáng)度合金棒材；(2)將高強(qiáng)度合金鋼棒材經(jīng)680 720°C不完全退火，爐冷2小時后冷拔到抽油光桿標(biāo) 準(zhǔn)長度，校直，得到合金棒材；(3)將步驟(2)的合金棒材經(jīng)感應(yīng)線圈加熱至950°C 1050°C正火，隨后加熱至 410°C 450°C回火處理，得到抽油光桿粗坯；(4)將兩端桿頭均擠螺紋，得到抽油光桿毛坯；(5)對抽油光桿毛坯的表面進(jìn)行除油、除銹后，浸泡于5%的稀硫酸溶液1 2分鐘進(jìn) 行活化處理，然后浸入電沉積槽中采用電沉積的方法使抽油光桿桿體和兩端螺紋處包覆一 層鎢基非晶態(tài)合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抽油光桿的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(5)中電沉積 液的組份鎢酸鈉18 155g/L，硫酸鎳30 140g/L，次亞磷酸鈉35 210g/L，檸檬酸60 100g/L ；電流密度10 220mA/cm3 ；PH 值7. 5 9. 5 ；溫度25 80°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的抽油光桿的生產(chǎn)方法，其特征在于其中在步驟(4)之前先 對抽油光桿粗坯一端進(jìn)行鐓粗，形成一墩粗部。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9所述之一的抽油光桿的生產(chǎn)方法，其特征在于還包括步驟 (6)將電沉積處理后的抽油光桿在150°C 700°C下保溫0. 5 2小時進(jìn)行熱處理。
全文摘要
本發(fā)明抽油光桿及其生產(chǎn)方法涉及一種抽油機(jī)設(shè)備。其目的是為了提供一種抗腐蝕性能好的抽油光桿及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明抽油光桿包括桿體，所述桿體的兩端分別設(shè)有桿頭，所述桿頭上設(shè)有螺紋連接部分，其中所述桿體和桿頭的外表面覆有一鎢基非晶態(tài)合金層。
文檔編號C25D3/56GK101936138SQ20101027027
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者高海軍 申請人:北京百利時能源技術(shù)有限責(zé)任公司