[發明專利]超H級防腐抽油光桿

無效

• 申請號: 200710188006.6
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101178001A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 黃錦濱;吳振寧;金鑫;鄭堅;張庚娟
• 申請（專利權）人: 安東石油技術（集團）有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;C23C4/06;B32B15/01
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 曹洪進

技術領域

本發明屬于石油設備領域，具體涉及一種抽油光桿。

背景技術

在石油行業中，抽油機有桿泵采油是一種人工舉升采油方式，以其設備簡單，投資少，管理方便，適應性強等優點被國內外各油田廣泛采用。抽油機、抽油桿和抽油泵是有桿泵采油設備的三個主要組成部分，其中抽油桿是將抽油機的運動和動力傳遞給井下抽油泵進行抽汲的部件。抽油光桿是抽油桿柱上部一根特殊的抽油桿，用來和井口密封盒配合密封抽油井口，因此工作條件比抽油桿更惡劣，除抽油光桿的工作條件外，上沖程時裸露在野外大氣中，下沖程時浸在井液中，因此光桿既受大氣腐蝕，又受井液腐蝕，不出油時還要承受高溫，在懸掛抽油桿柱時還要承受方卡子的預應力，承受下面所有抽油桿柱產生的最大的載荷拉應力，是工作條件最為苛刻的一根特殊的抽油桿。

目前國內的抽油光桿與抽油桿一樣，按照不同的強度等級由低到高分為C、K、D和H級。隨著油田開發進入中后期，井深逐漸增大、載荷逐漸增加、對抽油光桿的力學性能要求越來越高。目前雖然有一些超強合金結構鋼可以達到抗拉強度超過H級的水平，但是由于其疲勞強度無法達到石油行業的要求，無法滿足抽油光桿的制造，同時，原油開采方式也從最初的自噴、水驅逐漸改為聚合物驅、三元復合驅，此外再加上稠油高溫采油，都加劇了對抽油光桿的腐蝕破壞作用。抽油光桿由于腐蝕而造成表面出現坑蝕，導致與盤根密封不緊密，造成漏油，污染環境。同時腐蝕破壞作用又加劇了抽油光桿的疲勞，降低光桿使用壽命，導致光桿失效而停井作業、損失產量。

發明內容

本發明的目的是提供一種力學性能高于目前行業現有標準最高強度級別H級，疲勞強度也達到石油行業要求的超H級防腐抽油光桿，并且抽油光桿表面具有耐腐蝕耐磨損涂層，以延長抽油光桿在腐蝕環境下的使用壽命，通過使用這種更高強度、更耐腐蝕的抽油光桿將有效提高抽油光桿使用時間，降低事故率，提高產量。

為實現上述目的，本發明采取以下設計方案：一種超H級防腐抽油光桿，其特征是，它是一種柔性長桿，桿體的兩端有可與抽油桿接箍連接的外螺紋，在光桿外表面噴涂有一層耐腐蝕耐磨損合金涂層，所述合金涂層包括下列重量比的組份：鉻7％～10％，鐵≤4％，硅2.0％～3.5％，硼1.5％～2.5％，碳≤0.4％，鎳79.6％～85.1％；桿體所用鋼化學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。

桿體所用鋼中各個組分含量的確定如下：

碳：本發明中的超高強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，以避免碳化物對貝氏體鋼力學性能的惡性作用，從而改善貝氏體鋼的力學性能，因此碳的含量不宜過高，本發明中碳含量控制在0.07％～0.13％的范圍內。

鉬：鉬元素因為能夠有效推遲高溫轉變而對貝氏體轉變幾乎沒有影響，因此鉬是貝氏體非調質鋼常用的合金元素。但是鉬的價格昂貴，從經濟上考慮，在設計時盡量降低鉬的含量，本發明中鉬含量控制在0.20％～0.40％范圍內。

錳：錳元素主要通過固溶強化作用、增加貝氏體、鐵素體基體的固溶碳量來提高強度。此外，錳和鉬類似，能夠有效推遲高溫轉變。而錳又是相當便宜的合金元素，因此在鋼中加入了高錳以降低鉬的用量。本發明中錳含量控制在1.60％～2.2％范圍內。

硅：硅元素可以強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，硅也是提高屈服強度的主要元素。但是過量的硅降低塑性。本發明中硅的含量控制在0.40％～1.20％范圍內。

鎳：少量的鎳元素和錳結合起來即會使鋼易產生貝氏體組織。鎳的價格非常高，從經濟角度考慮，盡量少用鎳元素。本發明中，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變區和貝氏體轉變區分離，有利于形成貝氏體。本發明中鉻的含量控制在0.60％～1.70％的范圍內。

所述合金涂層的厚度為0.1mm～0.2mm。

本發明的優點是：

1、本發明的超H級防腐抽油光桿，其桿體采用低合金結構鋼，通過熱處理工藝和表面熱噴涂工藝使桿體抗拉強度超過H級，同時疲勞強度也達到石油行業標準。即在強度要求一定的情況下，使用直徑更小的該種抽油光桿，可有效降低抽油機懸點載荷；或者在強度要求非常高的情況下，使用本發明的抽油光桿比H級抽油光桿更安全。