[發(fā)明專利]自潤滑鎳基合金噴焊抽油桿接箍的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710099513.2
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN101050692A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 田斌;黃錦濱;軒翠霞;于海
• 申請（專利權(quán)）人: 安東石油技術(shù)（集團）有限公司
• 主分類號: E21B17/02
• 分類號: E21B17/02;B22F9/00;C23C24/00;B23K5/18;B24B1/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 曹洪進

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自潤滑鎳基合金噴焊抽油桿接箍的制備方法。

背景技術(shù)

抽油機井一直以來都是國內(nèi)外油田的主要采油方式，而抽油桿接箍則是抽油機井中一個關(guān)鍵的部件，它起著連接抽油桿向抽油泵傳遞動力的作用，特別是隨著當前深油井的不斷增多，抽油桿接箍的作用和性能就日漸重要。然而，接箍的實際工作環(huán)境卻十分惡劣，接箍自身的偏磨腐蝕經(jīng)常導致抽油桿的斷脫；而接箍對抽油管的磨損嚴重時會導致油管穿孔，兩者都會造成油井的停產(chǎn)。

油田目前采用在接箍附近連接扶正器和在接箍表面噴焊鎳基合金的方式來解決以上問題。扶正器的使用的初期能起到預防的作用，但在使用后期問題較多，如自身磨損后接箍和油管仍然要磨損、磨損形成的磨屑還可能造成泵漏失、過多的扶正器還能增大抽油機的載荷和活塞效應反而會加重抽油桿的磨損等。接箍表面噴焊鎳基合金(多數(shù)為Ni60合金粉末)后的接箍很好的解決了接箍自身的磨損和腐蝕問題，使得抽油桿連接處的斷脫問題得到有效解決。同時在鎳基合金中復合有減摩元素的涂層也能在一定程度上減少對油管內(nèi)壁的磨損，但從使用效果看，發(fā)現(xiàn)此類合金涂層接箍依然存在磨穿油管的問題，特別是井筒中的造斜段這種情況出現(xiàn)較多，說明這種涂層減少油管內(nèi)壁磨損的性能依然有待提高。

而通過引入新型固體潤滑劑FeS與鎳基合金粉末混合形成的自潤滑鎳基合金粉末，不僅可以使原來的鎳基合金噴焊接箍的自潤滑性能得到顯著改善，而且不會增加鎳基合金噴焊接箍的成本。然而，F(xiàn)eS作為固體潤滑劑在噴涂領(lǐng)域的應用還沒有看到，在其粉末制備和與自熔合金噴涂粉末的混合等方面都沒有開展相應的工作。因此，通過對FeS固體潤滑劑的制備方法以及FeS固體潤滑劑與鎳基合金粉末的混合方法等方面進行優(yōu)化選擇，開發(fā)出一種自潤滑鎳基合金噴焊抽油桿接箍的制備方法，將有效地解決油田現(xiàn)場接箍/油管的磨損和腐蝕問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種自潤滑鎳基合金噴焊抽油桿接箍的制備方法，通過這種方法制作的抽油桿接箍具有更強的耐腐蝕性和耐磨性，同時在使用過程中可較徹底和有效地降低對油管內(nèi)壁的磨損，解決油田普遍存在的接箍/油管的磨損和腐蝕問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設計方案：一種自潤滑鎳基合金噴焊抽油桿接箍的制備方法，其特征是，它包括下列步驟：步驟一、固體潤滑劑FeS粉末的制備：1、首先選取市售分析純級別的塊狀FeS粉末試劑；2、接著采用濕法研磨法制備FeS粉末，以確保研磨過程中FeS粉末不會被氧化，即按照1：1～1:5的體積比例將FeS粉末和無水乙醇試劑裝入球磨機中，選定1000～2000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，每隔半小時停止一次球磨，每次停止后將帶有小顆粒FeS的溶液倒出，并采用濾紙進行過濾、風干，而將相應體積的無水乙醇補充到球磨機中與剩余的大顆粒FeS形成同樣體積的新的混合液后繼續(xù)研磨，如此反復數(shù)次，直到研磨機中剩余的大顆粒FeS很少后即可停止；3、然后將濾紙上風干的FeS粉末收集起來，在坩堝中略加研磨后，用標準粒度篩篩分粉末，即可得到20μm～102μm粒度的FeS粉末；4、再采用水熱氫還原法對步驟3中球磨篩分得到的FeS粉末進行鎳包覆處理，即選取50％質(zhì)量百分含量的鎳進行包覆處理，使FeS表面的包覆率達到85％～90％；5、最后將得到的鎳包FeS粉末用標準粒度篩篩分粉末，以得到制作自潤滑合金粉末所需的20μm～102μm粒度的鎳包FeS粉末；步驟二、噴焊用合金粉末的混合：1、選取市售的Ni60自熔合金粉末，其粒度范圍20μm～102μm；2、將步驟一中制得的鎳包FeS粉末按照5％～30％質(zhì)量百分含量與70％～95％質(zhì)量百分含量的Ni60自熔合金粉末粉末進行混合，為了得到均勻的混合效果，通過“機械攪拌搖勻+篩分”方式進行混合，即首先將混在一起后的粉末用玻璃棒進行攪拌，然后將其放入密閉容器中反復搖晃，最后再將其倒入150目和250目兩級標準篩篩分混合以得到混合均勻的噴焊用自潤滑鎳基合金粉末；步驟三、噴焊處理：1、在100℃—120℃的烘干箱中對步驟二中制得的混合均勻的自潤滑鎳基合金粉末進行干燥處理；2、抽油桿接箍表面預處理，對抽油桿接箍表面進行噴砂粗化處理，并使表面活化，保證表面清潔、無油污，將數(shù)個接箍串在同一根金屬桿上并將兩端固定；3、對接箍表面預熱、噴涂：首先，將接箍轉(zhuǎn)動著在中頻感應加熱器的加熱線圈內(nèi)沿軸向移動預熱至微微發(fā)藍，以提高接箍表面的溫度，增加粉末的沉積率和結(jié)合強度；被加熱后從加熱線圈端部伸出來的接箍立刻將自潤滑鎳基合金粉末用金屬粉末噴槍進行噴涂，直至噴涂至接箍的末端，噴涂后得到的涂層厚度在0.50mm～0.70mm范圍；4、重熔冷卻，采用中頻感應加熱裝置對接箍進行表面感應加熱，使其表面的合金涂層重熔，重熔溫度控制在950℃-1050℃，即涂層出現(xiàn)鏡面現(xiàn)象，并使接箍在轉(zhuǎn)動狀態(tài)下冷卻下來；步驟四、拋光后處理：最后對接箍表面進行拋光處理，使其表面涂層厚度在0.25mm～0.60mm范圍，粗糙度不超過Ra0.8μm，即得到自潤滑鎳基合金噴焊接箍。