[發(fā)明專(zhuān)利]一種可預(yù)警斷裂發(fā)生的合金涂層抽油光桿及其加工工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710603187.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107246244B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田斌;劉寶輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工商大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B17/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B17/00;E21B17/042;C22C19/05;C23C24/10;B23P15/00
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一種可預(yù)警斷裂發(fā)生的合金涂層抽油光桿，包括基材和位于所述基材表面的鎳基合金涂層，所述基材為一長(zhǎng)直圓桿，所述基材由實(shí)心棒材段、管材段和固定端頭組成，所述管材段為長(zhǎng)1?3米的鋼質(zhì)管材，所述管材段的內(nèi)孔空間中裝滿含有色素的液體，所述實(shí)心棒材段和所述管材段之間有長(zhǎng)10?50毫米的焊縫，所述管材段和所述固定端頭之間采用螺紋的方式連接在一起。該抽油光桿的加工對(duì)光桿基材沒(méi)有限制，涂層的制備可采用噴涂?重熔或者預(yù)粘結(jié)?重熔的加工工藝。本發(fā)明中的合金涂層抽油光桿針對(duì)當(dāng)前油田大量應(yīng)用的鎳基合金涂層抽油光桿發(fā)生疲勞斷裂的復(fù)雜情況，采用直觀顯示的方式實(shí)現(xiàn)了斷裂發(fā)生的預(yù)警，可以有效解決合金涂層抽油光桿由于斷裂突然發(fā)生而導(dǎo)致的停產(chǎn)和高昂的修井作業(yè)費(fèi)用等問(wèn)題，有助于確保油田油井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油設(shè)備，更具體涉及一種抽油光桿。

背景技術(shù)

抽油光桿是油田人工舉升采油最關(guān)鍵的部件之一，其性能的好壞直接關(guān)系著油井能否正常生產(chǎn)。一旦發(fā)生光桿斷裂問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致油井停產(chǎn)和進(jìn)行修井作業(yè)，由此帶來(lái)的維修和停井經(jīng)濟(jì)損失巨大。

目前油田主要采用硬度較高的鎳基合金涂層抽油光桿來(lái)解決其在采油過(guò)程中的磨損和腐蝕問(wèn)題，并且已經(jīng)在API 11B和SY/T 5029標(biāo)準(zhǔn)中形成了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。但是，疲勞斷裂依舊是困擾鎳基合金涂層抽油光桿失效的主要問(wèn)題，特別是光桿卡子下方10公分范圍內(nèi)及其附近彎曲應(yīng)力集中區(qū)域成為疲勞斷裂的高發(fā)位置。一方面，由于合金涂層抽油光桿與光桿基體之間采用冶金結(jié)合，而涂層和基體之間存在材料上的差異導(dǎo)致在受力條件下變形不協(xié)調(diào)，從而引起疲勞斷裂；另一方面，合金涂層硬度相對(duì)較高，在彎曲等變形條件下易于出現(xiàn)裂紋，而由于涂層與基體之間的冶金結(jié)合，一旦裂紋擴(kuò)展進(jìn)入光桿基材表層后就會(huì)快速在基體內(nèi)部擴(kuò)展，從而導(dǎo)致疲勞斷裂的發(fā)生。近年來(lái)，雖然為了改善合金涂層抽油光桿的韌性和耐疲勞性能，開(kāi)展了包括添加涂層增韌組分、采用梯度涂層工藝以及高疲勞性能光桿基材等方面的很多研究，使得鎳基合金涂層抽油光桿的壽命得到不同程度的提高，但是對(duì)于鎳基合金涂層抽油光桿在服役過(guò)程中不同受力條件和工作環(huán)境下疲勞斷裂突然發(fā)生的有效預(yù)測(cè)還沒(méi)有有效的辦法，而光桿斷裂的突然發(fā)生往往意味著油井的停產(chǎn)和高昂的的修井作業(yè)費(fèi)用，由此帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失和管理難度。因此對(duì)于油田開(kāi)采來(lái)說(shuō)，急需開(kāi)發(fā)一種行之有效的具有預(yù)警斷裂發(fā)生功能的合金涂層抽油光桿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種具有預(yù)警斷裂發(fā)生功能的鎳基合金涂層抽油光桿。

按照本發(fā)明提供的一種可預(yù)警斷裂發(fā)生的合金涂層抽油光桿，其采用的主要技術(shù)方案為：包括基材和位于所述基材表面的鎳基合金涂層，所述基材為一長(zhǎng)直圓桿，所述基材由實(shí)心棒材段、管材段和固定端頭組成，所述管材段位于所述實(shí)心棒材段和所述固定端頭之間，所述實(shí)心棒材段的一端為鐓粗端，所述鐓粗端的端頭上有可與抽油桿接箍連接的外螺紋，所述管材段為長(zhǎng)1-3米的鋼質(zhì)管材，所述管材段的內(nèi)孔空間中裝滿含有色素的液體，所述實(shí)心棒材段和所述管材段之間有長(zhǎng)10-50毫米的焊縫，所述管材段和所述固定端頭之間采用螺紋的方式連接在一起。

本發(fā)明提供的可預(yù)警斷裂發(fā)生的合金涂層抽油光桿，還采用如下附屬技術(shù)方案：

所述固定端頭由基座、前置頭和密封頭組成，所述基座和所述前置頭的內(nèi)部有通孔，所述通孔可與所述管材段相通，所述通孔的直徑為1-3毫米，所述前置頭外圓表面有可與所述管材段內(nèi)孔相連接的外螺紋，所述密封頭可開(kāi)啟和閉合。

所述管材段的一端內(nèi)孔有可與所述固定端頭前置頭相連接的內(nèi)螺紋，所述管材段其余無(wú)內(nèi)螺紋的內(nèi)表面分布有沿著所述管材段橫截面直徑方向的微孔。

所述微孔底部距離所述管材段外圓表面的徑向距離為0.5-3毫米，所述微孔的直徑為0.05-0.10毫米，所述微孔在所述管材段內(nèi)表面的橫截面上等距離分布，所述微孔在所述管材段內(nèi)表面的同一橫截面上的數(shù)量至少為3個(gè)。

所述管材段的內(nèi)孔空間中的含有色素的所述液體為耐低溫的低粘度液體，所述液體中含有熒光粉。