專利名稱：油田專用抽油桿、油管和套管的防護(hù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管桿的防護(hù)處理技術(shù)，更具體地說，是石油開采用的抽油桿、油管、套管的防護(hù)和修復(fù)方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案首先從防護(hù)機(jī)理來保護(hù)管體，采用雙層鍍和/或內(nèi)外壁噴涂的方法以同時(shí)達(dá)到防腐、防垢、滑潤、耐磨的目的。
本發(fā)明具體的處理方法包括以下步驟1.除油將待處理的桿管放入具有除油液的除油槽內(nèi)，用槽內(nèi)加熱器加熱60-90℃，加熱2小時(shí)后即除去管、桿上的絲扣油或污油，所述的除油液的組成和重量百分?jǐn)?shù)清清劑30％，濃度為20-30％的氫氧化鈉15％，其余為自來水，除油液的量以滿過桿、管表面為限；2.除銹將步驟(1)除油后的桿、管放入盛有除銹劑的除銹槽中，在10-35℃下浸泡2-8分鐘即可除去桿、管表面的油垢、銹斑和氧化膜，所述除銹劑的組成和百分含量濃度31-38％的鹽酸50％、緩蝕劑六次甲基四胺3-5％，其余為水，其加入量為滿過桿、管表面為限；3.表面活化步驟(2)除銹后桿、管放入盛有活化液的活化槽中，在5-30℃下浸泡40-60秒，所述的活化液的組成與重量百分?jǐn)?shù)為濃度為94-96％的硫酸40％兌入60％清水，其加入量以滿過桿、管表面為限；4.陽極鍍即鍍Ni-Zn-P將步驟(3)處理后的桿、管放入具有化學(xué)鍍液的鍍槽中，在98℃下控制PH值為8.8-9.2，經(jīng)4小時(shí)處理即得到含12-15％的Zn的Ni-Zn-P鍍層，所述的Ni-Zn-P化學(xué)液配方按g/L計(jì)NiSO4·7H2O27-35、NaH2PO2·H2O 10、檸檬酸鈉85、NH4Cl 50、25％的NH4OH 0-60、ZnSO4·7H2O 7.5-15，化學(xué)鍍液的加入量滿過桿、管10cm；5.多功能鍍即鍍Ni-P/PTFE(聚四氟乙烯)，將步驟(4)陽極鍍后抽油桿或油管置于混勻后的Ni-P/PTFE復(fù)合鍍液的鍍槽中，控制PH值為4.5-5.0，在80-90℃下處理4小時(shí)，所述的Ni-P/PTFE復(fù)合鍍液配方NiSO4·7H2O29g/L、NaH2PO2·H2O 35g/L、丙酸2mg/L、硫脲1mg/L、PTFE分散液36g/L、絡(luò)酸24mg/L，所述的復(fù)合鍍液的量滿過桿、管10cm。
本發(fā)明還可以在上述工藝步驟(2)除銹后采用內(nèi)、外壁噴涂、烘干工藝，具體過程1.內(nèi)壁噴涂用內(nèi)噴漆槍噴漆霧化，噴漆壓力為4-6kg/cm2，內(nèi)噴漆槍在油管內(nèi)孔中，行走速度為20-30m/min，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，管體在原位置以500轉(zhuǎn)/min旋轉(zhuǎn)，噴2-3次每次涂層厚度為15-20微米，每噴一次均需烘干固化漆膜；2.外壁噴涂用噴槍以流量為150g/min噴2-3次，每次厚度為20-25微量，每噴一次均需烘干固化漆膜；3.烘干固化噴漆油管和套管內(nèi)外壁每噴完一次即連續(xù)傳入到烘干爐中，在180-200℃烘干，油管從進(jìn)爐到出爐的時(shí)間60分鐘，每次噴涂后烘干的漆膜呈棕褐色，光亮如鏡，對(duì)于抽油桿采用油管外壁噴涂方法，同樣每次噴涂后烘干固化噴漆。
本發(fā)明對(duì)于油管或套管還可以在表面活化后采用內(nèi)壁陽極鍍、內(nèi)壁多功能鍍、外壁噴涂、烘干固化漆膜工藝，得到內(nèi)壁鍍層，外壁涂結(jié)構(gòu)層或內(nèi)外壁陽極鍍，再內(nèi)壁噴涂、外壁噴涂、烘干固化漆膜工藝，得到混合層。
本發(fā)明對(duì)于使用一段時(shí)間后的日的抽油桿、油管或套管的修復(fù)時(shí)，對(duì)其除油、除銹后，采用常用的方法除垢、校直、修復(fù)絲扣，在北京防腐新技術(shù)開發(fā)集團(tuán)生產(chǎn)的抽油桿、油管和套管中、高、超頻熱處理機(jī)上完成熱處理，然后按上述工藝過程進(jìn)行鍍層和/或涂層。
本發(fā)明步驟(1)所述的清洗劑為哈爾濱促進(jìn)化工廠生產(chǎn)的牌號(hào)為HB-9801清洗劑；本發(fā)明步驟(5)所述的PTFE分散液是由北京防腐新技術(shù)開發(fā)集團(tuán)提供，其技術(shù)指標(biāo)PTFE固體含量(重％)60；表面活性劑含量(重％)6±1；PH值9-10；比重(20℃)為1.5-1.530。
本發(fā)明噴涂的噴漆包括環(huán)氧酚醛樹脂、石油樹脂、聚酯樹脂、粉末涂料、瀝青涂料中的任一種，漆的粘度為25°時(shí)30-40秒。
本發(fā)明的所述的其它化工原料均為市售的產(chǎn)品。
本發(fā)明步驟(1)-(5)所用的除油槽、除銹槽、活化槽、鍍槽及其加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)均是相同的。
所述的槽子是由抽油桿和油管吊裝架、加熱器控制閥、槽內(nèi)加熱排管(即加熱器)所構(gòu)成，槽子的尺寸為長11米、寬和高均為0.8-1.4米，用20號(hào)鋼板焊的壁厚為5-10mm，待處理的抽油桿和油管可置于槽內(nèi)，槽內(nèi)設(shè)有用導(dǎo)熱油加熱的加熱器，槽內(nèi)的液體由加熱器加熱。
所述的槽子的加熱系統(tǒng)是由0.3m3導(dǎo)熱油鍋爐、回油控制閥、出油控制閥、溫度計(jì)、油氣分離器、膨脹加油池、輸導(dǎo)熱油泵、出油閥、進(jìn)油閥、加熱排管(加熱器)所構(gòu)成，其中所述的加熱排管為Φ76×3的20號(hào)鋼管，間距100mm，長10.5米，在槽的側(cè)壁和底部均勻分布。
所述的導(dǎo)熱油鍋爐和導(dǎo)熱油均由黑龍江省安達(dá)市鍋爐廠生產(chǎn)。
所述的閥門、溫度計(jì)、導(dǎo)熱油泵由長春市水泵廠生產(chǎn)。
所述的油氣分離器、膨脹加油池、加熱器、和槽由北京防腐新技術(shù)開發(fā)集團(tuán)生產(chǎn)。
本發(fā)明所述的烘干固化漆膜用的烘干爐是由上爐膛、上爐體加熱排管散熱器及其導(dǎo)熱油出油閥、上爐膛、上爐體加熱器吊掛架、上爐體石棉保溫材料，進(jìn)入上爐體加熱管散熱器導(dǎo)熱油閥門、傳送待烘干的管、桿的爐前鏈條、下爐膛加熱排管散熱器、控制下爐膛加熱排管散熱器進(jìn)出導(dǎo)熱油閥、減速器及其傳動(dòng)鏈條和傳動(dòng)鏈輪所組成。所述的爐體長×寬×高＝6×12×2米，爐膛內(nèi)尺寸為11×6×0.6米，爐溫控制由導(dǎo)熱油加熱爐輸出溫度調(diào)節(jié)開關(guān)控制，爐內(nèi)加熱器為排管式結(jié)構(gòu)，加熱載體為320℃導(dǎo)熱油，以每小時(shí)18m3的排量在加熱器內(nèi)流動(dòng)，導(dǎo)熱油的加熱鍋爐出口溫度為290±10℃，爐膛內(nèi)溫度控制在220±10℃、油管、套管烘干190±10℃，油管、套管在爐內(nèi)靠間距為5.8米兩根導(dǎo)熱支承，在導(dǎo)軌上有2寸鏈條以每小時(shí)6米速度爬行，保證油管、套管從進(jìn)爐到出爐所用的時(shí)間為60分鐘。
本發(fā)明在修理抽油桿、油管和套管用的熱處理機(jī)為北京防腐新技術(shù)開發(fā)集團(tuán)生產(chǎn)，牌號(hào)為GR-1型。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明的方法由于對(duì)桿、管進(jìn)行陽極鍍層，實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)；由于對(duì)桿、管進(jìn)行多功能鍍層，特別是鍍層嵌入聚四氟乙烯，使桿、管防腐、防垢、潤滑、耐磨等性能大幅度提高，因此經(jīng)處理后的桿、管特別適合于抽油機(jī)井、注聚合物和二氧化碳井；本發(fā)明的方法還可以是內(nèi)孔陽極鍍多功能鍍，然后外壁噴涂，還可以是內(nèi)外陽極鍍，再內(nèi)外壁噴涂，得到混合層，可根據(jù)用戶要求，選擇任一工藝加工成防垢層、防蠟層、防腐層或其它多功能層，這樣針對(duì)性強(qiáng)，可以降低成本，并且特別適用；本發(fā)明的方法同樣可以對(duì)使用過的舊的桿、管進(jìn)行修復(fù)，在修復(fù)中加入表面熱處理過程，可恢復(fù)舊桿、管的性能，而且使舊桿、管增加多種防護(hù)方法和保護(hù)層，使舊的桿、管重新下井使用，可獲得非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。
圖2為

圖1A-A剖視圖。
圖3為槽的加熱系統(tǒng)示意圖。
圖4為爐干爐結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為具有鍍層結(jié)構(gòu)的油管示意圖。
圖6為具有涂層結(jié)構(gòu)的油管示意圖。
圖7為內(nèi)壁鍍、外壁涂防護(hù)層結(jié)構(gòu)的油管示意圖。
由圖1和圖2所示，槽4的兩側(cè)設(shè)置有吊裝桿、管支架1，被處理的桿、管3置于槽4內(nèi)，在槽4的兩側(cè)和底部設(shè)有加熱載體的以導(dǎo)熱油為加熱排管加熱器6，槽4的兩側(cè)為加熱器控制閥5。
由圖3所示，槽4的加熱系統(tǒng)有導(dǎo)熱油加熱鍋爐1、熱油泵7，與導(dǎo)熱油加熱鍋爐1和設(shè)置在槽4的加熱排管加熱器6連通的管線上設(shè)置有回油控制閥2和回油閥8，與導(dǎo)熱油加熱鍋爐1頂部用管線與油氣分離器9連接，在其管線上設(shè)有出油控制閥3，油氣分離器5的另一端通過管線與加熱排管6相連，其管線上設(shè)有進(jìn)油閥5，在回油閥8和輸導(dǎo)熱油泵7相連接的管線上設(shè)置有導(dǎo)熱油過熱溢出時(shí)可接收的膨脹加油池10，在油氣分離器9和進(jìn)油閥5的管線上裝有溫度計(jì)11。
由圖4所示，烘干爐有上爐膛2，上爐體加熱排管(加熱器)3及其吊掛架4，上爐體具有石棉保溫層5，下爐體加熱排管11，傳送待烘干的油管、套管7的鏈條10(箭頭為鏈條傳動(dòng)方向)，控制鏈條10的運(yùn)行速度并與電機(jī)13相連的減速器15及其由傳動(dòng)鏈條16相連接的傳動(dòng)鏈輪17，此外，還有上爐體加熱排管進(jìn)導(dǎo)熱油進(jìn)油閥6、出油閥1、下爐體加熱排管進(jìn)油閥12(右側(cè)為出油閥)、爐前鏈條8、起固定支撐的爐前支腿9以及爐口18。
由圖5所示，鍍層后的油管由管體3、陽極鍍層2和多功能鍍層所構(gòu)成。
由圖6所示，涂層后的油管由管體3以及涂層4-1和涂層4-2所構(gòu)成。
由圖7所示，內(nèi)壁鍍、外壁涂后的油管由涂層4、管體3、陽極鍍層2、多功能鍍層1所構(gòu)成。
實(shí)例2本實(shí)例對(duì)油管采用除油→除銹→內(nèi)壁噴涂→外壁噴涂，內(nèi)、外壁均噴2次，每噴一次均需烘干固化噴漆，得到如圖2所示的具有涂層結(jié)構(gòu)的油管、所用的噴漆為石油樹脂。
油管的性能為漆膜厚度65μm，硬度(HV)300，柔性1mm，耐沖擊50kg/cm3，耐酸在濃度為80％的硫酸中浸泡100小時(shí)無變化，耐堿在濃度10％的氫氧化鈉中浸泡106小時(shí)無變化，耐鹽在濃度為30％鹽水中浸泡100小時(shí)無變化。
實(shí)例3本實(shí)例對(duì)油管采用除油→除銹→表面活化→內(nèi)壁陽極鍍→內(nèi)壁多功能鍍→外壁噴涂→烘干固化噴涂工藝，得到如圖3的內(nèi)壁鍍層、外壁噴涂層結(jié)構(gòu)的油管。外壁噴涂2次，所用的噴漆為聚酯樹脂，其性能外壁性能為實(shí)例2性能，內(nèi)壁為實(shí)例1性能。
表1陽極鍍層中的鎳含量與硬度和穩(wěn)定電位的關(guān)系

表2硬度

表3耐蝕性*

*耐蝕性用ISO1462標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)表4熱處理對(duì)復(fù)合層的耐蝕影響*

*熱處理溫度300℃，1小時(shí)，層厚10微米。
權(quán)利要求
1.一種油田專用抽油桿、油管、套管防護(hù)方法，其特征在于包括以下步驟(1).除油將待處理的桿管放入具有除油液的除油槽內(nèi)，用槽內(nèi)加熱器加熱60-90℃，加熱2小時(shí)后即除去管、桿上的絲扣油或污油，所述的除油液的組成和重量百分?jǐn)?shù)清清劑30％，濃度為20-30％的氫氧化鈉15％，其余為自來水，除油液的量以滿過桿、管表面為限；(2).除銹將步驟(1)除油后的桿、管放入盛有除銹劑的除銹槽中，在10-35℃下浸泡2-8分鐘即可除去桿、管表面的油垢、銹斑和氧化膜，所述除銹劑的組成和百分含量濃度為31-38％的鹽酸50％、緩蝕劑六次甲基四胺3-5％，其余為水，其加入量為滿過桿、管表面為限；(3).表面活化步驟(2)除銹后桿、管放入盛有活化液的活化槽中，在5-30℃下浸泡40-60秒，所述的活化液的組成與重量百分?jǐn)?shù)為濃度為94-96％的硫酸40％兌入60％清水，其加入量以滿過桿、管表面為限；(4).陽極鍍即鍍Ni-Zn-P將步驟(3)處理后的桿、管放入具有化學(xué)鍍液的鍍槽中，在98℃下控制PH值為8.8-9.2，經(jīng)4小時(shí)處理即得到含12-15％的Zn的Ni-Zn-P鍍層，所述的Ni-Zn-P化學(xué)液配方按g/L計(jì)NiSO4·7H2O27-35、NaH2PO2·H2O 10、檸檬酸鈉85、NH4Cl 50、(25％)的NH4OH 0-60、ZnSO4·7H2O 7.5-15，其化學(xué)鍍液的加入量為滿過桿、管10cm。(5).多功能鍍即鍍Ni-P/PTFE，將步驟(4)陽極鍍后抽油桿或油管置于混勻后的Ni-P/PTFE復(fù)合鍍液的鍍槽中，控制PH值為4.5-5.0，在80-90℃下處理4小時(shí)，所述的Ni-P/PTFE復(fù)合鍍液配方NiSO4·7H2O 29g/L、NaH2PO2·H2O 35g/L、丙酸2mg/L、硫脲1mg/L、PTFE分散液36g/L、絡(luò)酸24mg/L，所述的復(fù)合鍍液的量滿過桿、管10cm。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)除銹后，油管和套管內(nèi)外壁噴涂，具體步驟為(1).內(nèi)壁噴涂用內(nèi)噴漆槍噴漆霧化，噴漆壓力為4-6kg/cm2，內(nèi)噴漆槍在油管內(nèi)孔中，行走速度為20-30m/min，往復(fù)運(yùn)動(dòng)，管體在原位置以500轉(zhuǎn)/min旋轉(zhuǎn)，噴2-3次每次涂層厚度為15-20微米，每噴一次均需烘干固化漆膜；(2).外壁噴涂用噴槍以流量為150g/min噴2-3次，每次厚度為20-25微量，每噴一次均需烘干固化漆膜；(3).烘干固化漆膜油管和套管內(nèi)外壁每噴完一次即連續(xù)傳入到烘干爐中，在180-200℃烘干，油管從進(jìn)爐到出爐的時(shí)間60分鐘，每次噴涂后烘干的漆膜呈棕褐色，光亮如鏡，對(duì)于抽油桿采用油管外壁噴涂方法，同樣每次噴涂后烘干固化噴漆。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的噴漆包括環(huán)氧酚醛樹脂、石油樹脂、聚酯樹脂、粉末涂料、瀝青涂料中的任一種。
4.按照權(quán)利要求1，2所述的方法，其特征在于將油管或套管依次除油、除銹、表面活化后內(nèi)壁陽極鍍、內(nèi)壁多功能鍍、外壁噴涂或者內(nèi)外壁陽極鍍、內(nèi)外壁噴涂得到混合層。
5.按照權(quán)利要求1，2所述的方法，除銹后按常規(guī)方法除垢、校直、探傷、修理絲扣，其特征在于經(jīng)試壓后依次進(jìn)行熱處理、鍍層或/和涂層防護(hù)。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)至步驟(5)所述的除油槽、除銹槽、活化槽、鍍槽的結(jié)構(gòu)為槽的兩側(cè)設(shè)有吊裝桿、管支架，在槽內(nèi)兩側(cè)和底部設(shè)有以導(dǎo)熱油為加熱載體的排管加熱器，槽的尺寸為長11米、寬和高為0.8-1.4米，槽的壁厚為5-10mm。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)至步驟(5)所述的除油槽、除銹槽、活化槽、鍍槽的加熱系統(tǒng)有導(dǎo)熱油加熱鍋爐，輸導(dǎo)熱油泵與導(dǎo)熱油加熱鍋爐和槽內(nèi)加熱排管即加熱器相連，導(dǎo)熱油加熱鍋爐頂部用管線與油氣分離器連接，油氣分離器另一端通過管線與加熱器相連，在輸導(dǎo)熱油泵與排管加熱器相連的管線上設(shè)置有膨脹加油池，在油氣分離器與排管加熱器相連的管線上設(shè)有溫度計(jì)，此外，在連接的管線上還設(shè)有進(jìn)油閥、出油閥，所述的加熱排管為φ76×3的20號(hào)鋼管，間距100mm，長10.5m，在槽的側(cè)壁和底部均布。
8.按照權(quán)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爐具有上爐膛，上爐體加熱排管及其吊掛架，上爐體具有保溫層，下爐體加熱排管，傳送待烘的桿、管且經(jīng)過上、下爐體加熱排管中間的鏈條，控制鏈條運(yùn)行速度并與電機(jī)相連的減速器，減速器由傳動(dòng)鏈條與傳動(dòng)鏈輪相連，此外還有上爐體加熱排管進(jìn)導(dǎo)熱油閥和出油閥、下爐體加熱排管進(jìn)油閥以及出油閥。
全文摘要
本發(fā)明是油田專用抽油桿、油管、套管的防護(hù)方法，其特點(diǎn)是將桿管經(jīng)除油、除銹、表面活化、陽極鍍、多功能鍍或者經(jīng)除油、除銹、內(nèi)壁噴涂、外壁噴烘干固化漆膜等工藝步驟制得多防護(hù)層的抽油桿、油管、套管。經(jīng)本發(fā)明的方法處理后的桿、管，由于具有陽極鍍層，多功能鍍層或涂層，提高了桿管的防腐、防垢、耐磨等性能，而且本發(fā)明的方法還適用于舊的桿、管的修復(fù)，使其重新下井使用。此外本發(fā)明的方法很靈活，可以內(nèi)層鍍、外層涂或內(nèi)外鍍、內(nèi)外涂，根據(jù)用戶要求加工成防垢層、防蠟層、防腐層或其它功能層。
文檔編號(hào)B05D7/14GK1465743SQ0212126
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者付建影, 馬長虹 申請(qǐng)人:付建影, 馬長虹