專利名稱：：超h級(jí)抽油桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于石油設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種超H級(jí)抽油桿。
背景技術(shù)：
：在石油行業(yè)中，抽油機(jī)有桿泵采油是一種人工舉升采油方式，以其設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，管理方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被國(guó)內(nèi)外各油田廣泛采用。抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵是有桿泵采油設(shè)備的三個(gè)主要組成部分，其中抽油桿是將抽油機(jī)動(dòng)力傳遞給井下抽油泵的重要環(huán)節(jié)，實(shí)質(zhì)上是一種特殊長(zhǎng)的往復(fù)泵拉桿，再加上在不同程度腐蝕條件下承受交變載荷，對(duì)抽油桿工作狀況極為不利。因此，選擇最適合于抽油桿工作條件的鋼材用于抽油桿的制造是首要考慮的因素。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的抽油桿產(chǎn)品按照性能等級(jí)由低到高分為C、K、D和H級(jí)。隨著油田逐漸進(jìn)入油田開發(fā)后期，油井逐漸加深，對(duì)抽油桿的強(qiáng)度、韌性等要求也不斷提高。目前的抽油桿生產(chǎn)多用20CrMo鋼，通過熱處理工藝提高強(qiáng)度來制造H級(jí)抽油桿，其產(chǎn)品的可靠性不高，并且面對(duì)油田對(duì)載荷要求的不斷增大，H級(jí)抽油桿也不能完全滿足生產(chǎn)需要。目前雖然有一些超強(qiáng)合金結(jié)構(gòu)鋼可以達(dá)到抗拉強(qiáng)度超過H級(jí)的水平，但是由于其疲勞強(qiáng)度無法達(dá)到石油行業(yè)的要求，無法滿足抽油桿的制造。目前國(guó)內(nèi)油井約15萬口，采用有桿泵采油油井約12萬口，按照單井平均井深2000米計(jì)算，我國(guó)抽油桿用量約2.4億米，抽油桿用量巨大。因此，如果能開發(fā)出一種生產(chǎn)成本較低，抗拉強(qiáng)度超過目前最高強(qiáng)度級(jí)別H級(jí)的抽油桿以滿足油田開發(fā)中日益增高的載荷要求，有著非常重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種力學(xué)性能高于目前現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)最高強(qiáng)度級(jí)別H級(jí)，疲勞強(qiáng)度也達(dá)到石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的超H級(jí)抽油桿。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下設(shè)計(jì)方案一種超H級(jí)抽油桿，其特征在于，抽油桿所用的鋼材化學(xué)成分按照重量百分比為碳0.07%0.13%,硅0.40%1.20%，錳1.60%2.2%，鉻0.60%1.70%，鉬0.20%0.40%，鎳《0.3%，銅《0.20%，磷《0.025%，硫《0.25%，余量為鐵；抽油桿依次經(jīng)過淬火和回火熱處理，抽油桿的熱處理淬火溫度為900'C95(TC，保溫1小時(shí)，然后進(jìn)行水冷卻，再進(jìn)行回火處理，回火溫度33(TC370'C，保溫2小時(shí)后空冷。抽油桿所用鋼中各個(gè)組分含量的確定如下碳本發(fā)明中的超高強(qiáng)度抽油桿用鋼金相組織主要是貝氏體、鐵素體和少量殘余奧氏體，組織中無碳化物相存在，以避免碳化物對(duì)貝氏體鋼力學(xué)性能的惡性作用，從而改善貝氏體鋼的力學(xué)性能，因此碳的含量不宜過高，本發(fā)明中碳含量控制在0.07%0.13%的范圍內(nèi)。鉬鉬元素因?yàn)槟軌蛴行七t高溫轉(zhuǎn)變而對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變幾乎沒有影響，因此鉬是貝氏體非調(diào)質(zhì)鋼常用的合金元素。但是鉬的價(jià)格昂貴，從經(jīng)濟(jì)上考慮，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量降低鉬的含量，本發(fā)明中鉬含量控制在0.20%0.40%范圍內(nèi)。錳錳元素主要通過固溶強(qiáng)化作用、增加貝氏體、鐵素體基體的固溶碳量來提高強(qiáng)度。此外，錳和鉬類似，能夠有效推遲高溫轉(zhuǎn)變。而猛又是相當(dāng)便宜的合金元素，因此在鋼中加入了高錳以降低鉬的用量。本發(fā)明中錳含量控制在1.60%2.2%范圍內(nèi)。硅硅元素可以強(qiáng)烈阻礙碳化物的形成，使鋼在貝氏體相變過程中不析出(或者極少析出)碳化物。此外，硅也是提高屈服強(qiáng)度的主要元素。但是過量的硅降低塑性。本發(fā)明中硅的含量控制在0.40%1.20°/。范圍內(nèi)。鎳少量的鎳元素和錳結(jié)合起來即會(huì)使鋼易產(chǎn)生貝氏體組織。鎳的價(jià)格非常高，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，盡量少用鎳元素。本發(fā)明中，鎳含量《0.3%鉻鉻元素可以提高鋼的淬透性，而且可以使鋼在冷卻過程中的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分離，有利于形成貝氏體。本發(fā)明中鉻的含量控制在0.60%1.70%的范圍內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明的超H級(jí)抽油桿抗拉強(qiáng)度超過目前最高級(jí)別H級(jí)，并且疲勞強(qiáng)度達(dá)到石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適用于油田開發(fā)中對(duì)載荷要求非常高的工作環(huán)境。2、使用本發(fā)明的超H級(jí)抽油桿可以代替目前的低強(qiáng)度級(jí)別的抽油桿，從而降低油井的桿柱載荷，降低抽油機(jī)功耗。3、本發(fā)明的超H級(jí)抽油桿的制造過程與目前抽油桿的制造過程相似，并且不需要增加額外的設(shè)備投入，適合產(chǎn)品的大面積推廣。具體實(shí)施例方式一種超H級(jí)抽油桿，其特征在于，抽油桿所用的鋼材化學(xué)成分按照重量百分比為碳0.07%0.13%，硅0.40%1.20%,錳1.60%2.2%，鉻0.60%1.70%,鉬0.20%0.40%，鎳《0.3%，銅《0.20%，磷《0.025%,硫《0.25%，余量為鐵；抽油桿依次經(jīng)過淬火和回火熱處理，抽油桿的熱處理淬火溫度為90(TC95(TC，保溫1小時(shí)，然后進(jìn)行水冷卻，再進(jìn)行回火處理，回火溫度33(TC37(TC,保溫2小時(shí)后空冷。本發(fā)明超H級(jí)抽油桿的制造過程如下首先按下列重量百分比取各組分，其中碳0.07%0.13%，硅0.40%1.20%，錳1.60%2.2%，鉻0.60%1.70%，鉬0.20%0.40%，鎳《0.3%，銅《0.20%，磷《0.025%，硫《0.25%，余量為鐵；然后按如下工藝制造成抽油桿用圓鋼電爐">鑄錠》軋機(jī)開胚今探傷今棒線材連軋機(jī)軋制》切定尺—空冷—成材。其次，對(duì)抽油桿圓鋼經(jīng)過冷拔、校直、鐓粗、熱處理、螺紋加工、拋光等工序完成超H級(jí)抽油桿的制造。實(shí)施例一，一種超H級(jí)抽油桿，其用鋼中各化學(xué)成分重量百分比為碳0.07呢，硅0.40%，錳1.60%，鉻0.60%，鉬0.20%，鎳0.3%，銅0.20°/。，磷0.025%，硫0.25%，余量為鐵。本發(fā)明超H級(jí)抽油桿的制作方法包括下列步驟一、超H級(jí)抽油桿用鋼的制備按照上述配方取得的原料在電爐中冶煉，將鋼液澆注成560kg的鋼錠。經(jīng)過①650X1和O650X3軋機(jī)軋制成65國(guó)X65國(guó)2的方胚后，再由O400Xl和①250X5連軋機(jī)采用控軋控冷工藝加熱溫度109(TC，終軋溫度90(TC，冷卻速度3tVs將鋼坯軋制成①28圓鋼，剪成7米定尺，空冷到室溫即可。二、超H級(jí)抽油桿的冷拔和校直和鐓粗將獲得的低合金結(jié)構(gòu)鋼棒材用冷拔機(jī)冷拔到抽油光桿標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度7.52m，再利用葫蘆島市渤海石油機(jī)械廠的GJ-A型抽油桿校直機(jī)進(jìn)行校直，將桿體兩端利用葫蘆島市遼西石油機(jī)具廠的YSG-200液壓雙缸鐓粗機(jī)進(jìn)行端部鐓粗。完成抽油桿的基本外形加工。三、超H級(jí)抽油桿的熱處理將抽油桿放入加熱爐中，升溫到900°C950°C，保溫1小時(shí)，然后將光桿放入溫度在18'C22。C的水池中冷卻1小時(shí)，之后再將光桿再次放入加熱爐中，升溫到330°C370°C，保溫2小時(shí)，然后取出放在空氣中自然冷卻。四、超H級(jí)抽油桿的螺紋加工和拋光將完全自然冷卻下來的抽油桿使用C616車床對(duì)桿體兩端進(jìn)行螺紋加工。之后用砂帶打磨機(jī)使用200#砂帶對(duì)桿體表面進(jìn)行拋光打磨，達(dá)到抽油桿行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的桿體尺寸要求和光潔度要求，即得到超H級(jí)抽油桿。實(shí)施例二，一種超H級(jí)抽油桿，其用鋼中各化學(xué)成分重量百分比為碳O.13%，硅1.20%，錳2.2%，鉻1.70%,鉬0.40%，鎳0.3%，銅0.20%，磷0.025%，硫0.25%，余量為鐵。本發(fā)明超H級(jí)抽油桿的制作方法同實(shí)施例一。實(shí)施例三，一種超H級(jí)抽油桿，其用鋼中各化學(xué)成分重量百分比為碳0.08先，硅0.50%，錳1.70%,鉻0.90%，鉬0.25%，鎳0.2%，銅0.15%,磷0.02%,硫0.20%，余量為鐵。本發(fā)明超H級(jí)抽油桿的制作方法同實(shí)施例一。實(shí)施例四，一種超H級(jí)抽油桿，其用鋼中各化學(xué)成分重量百分比為碳O.11%，硅1.10%，錳2.0%，鉻1.50%，鉬0.35%，鎳0.27%,銅0.17%，磷0.022%,硫0.22%，余量為鐵。本發(fā)明超H級(jí)抽油桿的制作方法同實(shí)施例一。超H級(jí)抽油桿的各實(shí)施例的力學(xué)性能見表一。表一超H級(jí)抽油桿的各實(shí)施例的力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種超H級(jí)抽油桿，其特征在于，抽油桿所用的鋼材化學(xué)成分按照重量百分比為碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，錳1.60％～2.2％，鉻0.60％～1.70％，鉬0.20％～0.40％，鎳≤0.3％，銅≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量為鐵；抽油桿依次經(jīng)過淬火和回火熱處理，抽油桿的熱處理淬火溫度為900℃～950℃，保溫1小時(shí)，然后進(jìn)行水冷卻，再進(jìn)行回火處理，回火溫度330℃～370℃，保溫2小時(shí)后空冷。全文摘要本發(fā)明涉及一種超H級(jí)抽油桿，抽油桿所用的鋼材化學(xué)成分按照重量百分比為碳0.07％～0.13％，硅0.40％～1.20％，錳1.60％～2.2％，鉻0.60％～1.70％，鉬0.20％～0.40％，鎳≤0.3％，銅≤0.20％，磷≤0.025％，硫≤0.25％，余量為鐵；抽油桿依次經(jīng)過淬火和回火熱處理，抽油桿的熱處理淬火溫度為900℃～950℃，保溫1小時(shí)，然后進(jìn)行水冷卻，再進(jìn)行回火處理，回火溫度330℃～370℃，保溫2小時(shí)后空冷。本發(fā)明抗拉強(qiáng)度超過目前抽油桿強(qiáng)度的最高級(jí)別H級(jí)，即超過1136MPa，并且疲勞強(qiáng)度達(dá)到石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其制造工藝簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，可以用于對(duì)載荷要求非常高的油井。文檔編號(hào)E21B17/00GK101187294SQ20071018800公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年11月21日優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日發(fā)明者喬國(guó)發(fā),海于,吳振寧,偉徐,黃錦濱申請(qǐng)人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司