[發(fā)明專利]一種用于含硫化氫、二氧化碳及高礦化度的油氣井中的鎳鎢基合金鍍層篩管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310533567.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103527158B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何鳳姣;鞠輝;張長(zhǎng)科;高暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南納菲爾新材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B43/08
• 分類號(hào): E21B43/08
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 魏娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于含硫化氫、二氧化碳及高礦化度的油氣井中防砂過(guò)濾用的鎳鎢基合金鍍層篩管；屬于石油機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

防砂是出砂油氣藏開(kāi)采中不可缺少的環(huán)節(jié)。機(jī)械防砂是當(dāng)今油田最常用的一種油井防砂方法，目前全世界約有80％的出砂油氣井采用這種防砂方法。防砂篩管是機(jī)械防砂技術(shù)的核心部件之一.它對(duì)防砂的效果、成本和油井的產(chǎn)量等都有很大的影響。目前，油氣田開(kāi)發(fā)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，井越來(lái)越深，硫化氫、二氧化碳的含量高，對(duì)砂巖油藏防砂要求不斷提高，要求篩管有高耐磨、高耐硫化氫、二氧化碳腐蝕的性能。海上采油規(guī)?；尼绕鸷偷?zé)峋?、鹽水井、深層水井的蓬勃發(fā)展，使篩管消耗需求不斷增加，并且促使防砂篩管向高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展。

篩管長(zhǎng)期存在油氣井高速含砂流體的環(huán)境下，局部沖蝕現(xiàn)象普遍存在，尤其是篩管的過(guò)濾介質(zhì)，容易被沖蝕破壞。沖蝕破壞是導(dǎo)致篩管防砂失敗的重要原因之一。未來(lái)的防砂篩管主要集中在高強(qiáng)度、低流阻、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的新式篩管，用以解決下井過(guò)程中強(qiáng)度不足易受損壞、下井后易被沖蝕磨損的問(wèn)題，同時(shí)防止在高溫環(huán)境中的應(yīng)力和腐蝕破壞，保證篩管擋砂的長(zhǎng)效性。當(dāng)前應(yīng)用較多的防腐篩管主要有不銹鋼篩管、鎳基合金鋼篩管、高鉻篩管等，但都受機(jī)械強(qiáng)度低、加工困難、成本高等原因影響，限制了其應(yīng)用。

鎳鎢基合金本身具有高的硬度和抗高溫，耐硫化氫、氯離子、二氧化碳腐蝕等性能，可以在各種材質(zhì)的石油機(jī)械設(shè)備上進(jìn)行電鍍，提高設(shè)備的防腐、耐磨能力，延長(zhǎng)其使用壽命。而且鎳鎢基合金電鍍加工工藝簡(jiǎn)便，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于制備防腐耐磨的新型篩管。

到目前為止，關(guān)于鎳鎢基合金鍍層篩管的研究和應(yīng)用在相關(guān)文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有篩管的不足，提供一種具有高耐磨、耐硫化氫、耐二氧化碳及飽和鹽水腐蝕的用于含硫化氫、二氧化碳及高礦化度的油氣井中防砂過(guò)濾用的鎳鎢基合金鍍層篩管。

本發(fā)明所述篩管由基管和鎳鎢基合金鍍層構(gòu)成，篩管表面均勻分布有與外界聯(lián)通的篩孔；所述鎳鎢基合金鍍層均勻分布在基管的內(nèi)外表面和篩孔內(nèi)；所述鎳鎢基合金鍍層為Ni-W-X合金鍍層或Ni-W-Y合金鍍層或Ni-W-X-Y合金鍍層，其中X為Co和/或Fe，Y為P和/或B；所述鎳鎢基合金鍍層中，Ni的含量為40～85wt%，W的含量為10-48wt%，鍍層中各元素質(zhì)量百分含量之和等于100%

所述鎳鎢基合金鍍層中，Co的質(zhì)量百分含量不高于20%,，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量不高于40%，P的質(zhì)量百分含量不高于12%，B的質(zhì)量百分含量不高于12%。

所述鎳鎢基合金鍍層的硬度不低于500Hv，優(yōu)選為500-900Hv；鎳鎢基合金鍍層的厚度不低于30μm，優(yōu)選為50-100μm。

所述鎳鎢基合金鍍層的顯微結(jié)構(gòu)為納米晶結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述的篩管中，基管選自P110石油套管、N80石油套管、抗硫石油套管中的一種，基管的具體型號(hào)由客戶選擇而定。

本發(fā)明所述的篩管中，與外界聯(lián)通的篩孔光滑、無(wú)毛刺，其大小和類型由客戶的選擇而定。

本發(fā)明所述篩管是由基管鍍上鎳鎢基合金鍍層后，在180～550℃溫度下經(jīng)熱處理制成。

本發(fā)明所述篩管的制備方法為：

將根據(jù)工況環(huán)境選取的基管加工出螺紋后，進(jìn)行表面處理及活化，然后在基管的內(nèi)表面和螺紋處電鍍鎳鎢合金，取出，清洗干凈后在基管上按設(shè)計(jì)的形狀和尺寸打出篩孔，打完篩孔后，在基管的外表面和篩孔內(nèi)電鍍鎳鎢合金，在篩孔電鍍鎳鎢合金時(shí)，預(yù)留與外界聯(lián)通的孔道；電鍍完成后，清洗干凈，然后在180～550℃溫度下經(jīng)熱處理制成成品。

本發(fā)明所制備的篩管，其內(nèi)外壁表面均為鎳鎢基合金鍍層，而且鍍層均勻致密、與管體的結(jié)合力好、鍍層的顯微結(jié)構(gòu)為納米晶結(jié)構(gòu)，可以有效保護(hù)管體，是篩管耐蝕性優(yōu)異的主要原因。內(nèi)外壁表面鍍覆有鎳鎢基合金的篩管，表面形成的鎳、鎢的氧化膜能有效防止硫化氫腐蝕和氫離子的滲透，從而能通過(guò)硫化氫氫致開(kāi)裂性能評(píng)價(jià)；能通過(guò)高溫高壓耐硫化氫、二氧化碳腐蝕檢測(cè)；并且在加載85%、90%屈服應(yīng)力條件下硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂檢測(cè)結(jié)果證明，經(jīng)720小時(shí)試驗(yàn)后，所有試樣均未發(fā)生宏觀斷裂。