一種聚甲醛抽油桿接箍及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚甲醛抽油桿接箍，屬于采油工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，抽油桿接箍以3-12沖次/分鐘的頻率在油管內(nèi)孔中進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于油田稠油、稀油、高凝油開發(fā)生產(chǎn)中的井液高含水、高礦化度等物理化學(xué)特性可造成油井桿管偏磨及腐蝕嚴(yán)重，并且井身結(jié)構(gòu)的不合理亦可造成油井桿管偏磨。上述兩種情況將導(dǎo)致抽油桿接箍因偏磨及腐蝕嚴(yán)重而引起抽油桿柱斷裂，造成檢泵作業(yè)，致使油井產(chǎn)量降低甚至無(wú)法開采并易引發(fā)安全及環(huán)保事故。
[0003]因此，亟需研制一種具有較高耐磨性的抽油桿接箍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種聚甲醛抽油桿接箍。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供一種上述聚甲醛抽油桿接箍的制造方法。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚甲醛抽油桿接箍，其包括接箍本體、銅層、聚甲醛層；
[0007]所述銅層包覆于所述接箍本體的外表面；聚甲醛層包覆于所述銅層的外表面。
[0008]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述銅層的維氏硬度為68-89，密度為 7.5-8.3g/cm3。
[0009]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述聚甲醛層的密度為1.35-1.42g/cm3，屈服強(qiáng)度為 67_72MPa，伸長(zhǎng)率為 12% -17%。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述銅層從距離接箍本體兩端面1-3mm處覆蓋于所述接箍本體的外表面；
[0011]更優(yōu)選所述銅層從距離接箍本體兩端面2mm處覆蓋于所述接箍本體的外表面。
[0012]本發(fā)明所述端面為本領(lǐng)域習(xí)慣用語(yǔ)，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常知曉所述端面的位置，即接箍長(zhǎng)度方向的兩個(gè)端面，位置如圖1所示。
[0013]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述銅層的厚度為0.7-1.5mm ;
[0014]更優(yōu)選所述銅層的厚度為1mm。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述銅層具有微孔或蜂窩狀結(jié)構(gòu)；
[0016]更優(yōu)選所述微孔或蜂窩狀結(jié)構(gòu)的平均孔徑為0.005-0.02mm。
[0017]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述聚甲醛層的厚度為
0.15-0.45mm ；
[0018]更優(yōu)選所述聚甲醛層的厚度為0.4mm。
[0019]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，優(yōu)選地，所述聚甲醛層具有微孔結(jié)構(gòu)；
[0020]更優(yōu)選所述微孔的平均孔徑為0.004-0.01毫米。
[0021]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，上述接箍本體可以采用本領(lǐng)域常用的抽油桿接箍，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該接箍本體的材質(zhì)為42CrMo鋼。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所述的聚甲醛抽油桿接箍，其外徑的尺寸可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需要，采用不同的接箍本體，進(jìn)而可以根據(jù)油管的尺寸控制本發(fā)明的聚甲醛抽油桿接箍外徑的尺寸。例如在27/8英寸的油管內(nèi)，聚甲醛抽油桿接箍的外徑不大于58毫米，在31/2英寸的油管內(nèi)，聚甲醛抽油桿接箍的外徑不大于72毫米。
[0023]本發(fā)明還提供了上述的聚甲醛抽油桿接箍的制造方法，其包括以下步驟:
[0024]a、將銅粉松散鋪于接箍本體的外表面，在氫氣和氮?dú)鈿夥障?，將銅粉燒結(jié)于所述接箍本體的外表面，隨爐冷卻至室溫，形成銅層；
[0025]b、在氮?dú)鈿夥障?，將聚甲醛粉末燒結(jié)于所述銅層的外表面，形成聚甲醛層；
[0026]C、將步驟b得到的抽油桿接箍冷卻至室溫后，在氮?dú)鈿夥障拢M(jìn)行退火去應(yīng)力處理，得到所述聚甲醛抽油桿接箍。
[0027]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，優(yōu)選地，所述銅粉為60-150目的銅粉，
[0028]更優(yōu)選所述銅粉為90目的銅粉。
[0029]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，優(yōu)選地，所述銅粉的松裝密度為3.2-3.5g/cm3。
[0030]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，步驟a中的燒結(jié)在氫氣和氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，氫氣和氮?dú)鈿夥湛煞乐广~氧化。
[0031]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，步驟b中的燒結(jié)、步驟c中的退火去應(yīng)力處理均在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行，可以防止處理過(guò)程中工件的氧化。
[0032]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，在所述步驟a中，90目粒度的銅粉可保證銅層具有微孔或蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，優(yōu)選地，在所述步驟a中，所述燒結(jié)溫度為800-1020°C，燒結(jié)時(shí)間為0.5-1.5h，燒結(jié)過(guò)程的升溫速率為5_15°C /min。
[0034]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，優(yōu)選地，在所述步驟b中，所述燒結(jié)溫度為165-200°C，燒結(jié)時(shí)間為20-30min，燒結(jié)過(guò)程的升溫速率為10_20°C /min ；
[0035]更優(yōu)選燒結(jié)過(guò)程當(dāng)升溫的溫度大于130°C時(shí)，需通過(guò)三階段加壓再卸壓以便排氣;
[0036]更優(yōu)選所述三階段加壓再卸壓的加壓、卸壓的壓力范圍為5-20MP ;
[0037]進(jìn)一步優(yōu)選三階段加壓的第一階段加壓是將壓力由常壓加壓至5MPa，第一階段加壓所需的時(shí)間為2-4min ;第二階段加壓的壓力為在第一階段加壓壓力基礎(chǔ)上再加2_7MPa，第二階段加壓所需的時(shí)間為4-6min ;第三階段加壓的壓力為在第二階段加壓壓力基礎(chǔ)上再加3-8MPa，第三階段加壓所需的時(shí)間為6-8min ；
[0038]所述卸壓是將壓力由第三階段加壓所達(dá)到壓力降至常壓；所述卸壓所需的時(shí)間為5_20s ;
[0039]更優(yōu)選當(dāng)加熱溫度達(dá)到175_185°C時(shí)，壓力應(yīng)為10_20MPa。
[0040]通過(guò)上述三階段加壓再卸壓排氣過(guò)程，可以使聚甲醛層具有更好的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。
[0041]根據(jù)本發(fā)明所述的制造方法，優(yōu)選地，在所述步驟c中，所述退火去應(yīng)力處理的溫度為95-105?，可防止聚甲醛層表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋；退火去應(yīng)力處理的時(shí)間為2-4h。
[0042]在本發(fā)明的聚甲醛抽油桿接箍中，聚甲醛層具有極低的摩擦系數(shù)，其摩擦系數(shù)一般為鋼材料的1/3-1/10，因而具有較高耐磨性；其次，聚甲醛具有較好的耐腐蝕性，在弱酸堿介質(zhì)中基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另外，由于聚甲醛在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中可以形成多微孔結(jié)構(gòu)，該微孔結(jié)構(gòu)可以容納液體介質(zhì)中的細(xì)沙或者油類介質(zhì)，因而其在高含沙液體介質(zhì)中具有較高耐磨性；聚甲醛由于高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中形成的多微孔結(jié)構(gòu)不僅可以含沙也可含油，具有較好的自潤(rùn)滑性。這一特性保證了在油井供液不足的前提下，即摩擦有可能為干摩擦的情況下，聚甲醛層仍然可以保證較好的耐磨性。
[0043]因聚甲醛具有較高耐磨性和自潤(rùn)滑性，在使用過(guò)程中聚甲醛有可能由于摩擦轉(zhuǎn)移到與之相摩擦的油管內(nèi)表面上，從而使油管內(nèi)表面具有較好的自潤(rùn)滑性，聚甲醛層所包覆的銅層露出，井液中的摩擦微粒也可進(jìn)入銅層的微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而也可以防止摩擦微粒磨損油管內(nèi)表面。
[0044]本發(fā)明的聚甲醛抽油桿接箍在應(yīng)用過(guò)程中可將聚甲醛抽油桿接箍的兩側(cè)螺紋分別與抽油桿相連，下入井內(nèi)；這樣當(dāng)抽油桿柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，聚甲醛抽油桿接箍的聚甲醛層代替接箍本體與油管內(nèi)表面相接觸，由于聚甲醛層具有較高的耐磨性、自潤(rùn)滑性、耐腐蝕性，因而可以降低聚甲醛抽油桿接箍的磨損速率，可將檢泵周期延長(zhǎng)60-120天。當(dāng)抽油桿柱的接箍和油管內(nèi)表面因接觸而導(dǎo)致磨斷，這時(shí)就必須關(guān)停抽油機(jī)而進(jìn)行作業(yè)，該作業(yè)是指使用相關(guān)的設(shè)備對(duì)磨損的抽油桿柱進(jìn)行更換。檢泵周期是指從這次作業(yè)結(jié)束后重新啟動(dòng)抽油機(jī)工作，直到下一次因抽油桿柱的接箍被再次磨斷而進(jìn)行作業(yè)的周期。
【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為本發(fā)明的聚甲醛抽油桿接箍的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]主要附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0047]I聚甲醛層2接箍本體3銅層4端面。
【具體實(shí)施方式】
[0048]以下通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)，不作為對(duì)本案可實(shí)施范圍的限定