抽油桿及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及采油設(shè)備領(lǐng)域，特別設(shè)及一種抽油桿及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著采出石油總量的不斷增加，油層壓力日益降低；注水開發(fā)的油田，油井 產(chǎn)水百分比逐漸增大，使流體的比重增加，運(yùn)兩種情況都使油井自噴能力逐步減弱。為提高 產(chǎn)量，需采取人工舉升法采油（又稱機(jī)械采油），人為地向油井井底增補(bǔ)能量，W將油藏中 的石油舉升至井口采出。在人工舉升法采油過程中，需要使用=抽設(shè)備，包括位于地面的抽 油機(jī)、位于井下的抽油累，W及連接所述抽油機(jī)和抽油累的抽油桿。
[0003] 所述抽油桿作為地面抽油機(jī)和井下抽油累的連接設(shè)備，在=抽設(shè)備中極為重要。
[0004] 目前生產(chǎn)時(shí)，抽油桿的主要失效形式是腐蝕疲勞失效。所述腐蝕疲勞失效主要是 在拉應(yīng)力及腐蝕介質(zhì)的共同作用下產(chǎn)生的。由于油井中的礦化物、氧、硫化氨、二氧化碳、霉 菌等腐蝕劑的存在，會(huì)加劇抽油桿的腐蝕，在長(zhǎng)期的經(jīng)受拉-拉交變應(yīng)力，W及環(huán)境腐蝕的 協(xié)同作用，抽油桿極易發(fā)生腐蝕疲勞。
[0005] 目前，多數(shù)防腐裝置采用一種犧牲陽極防腐結(jié)構(gòu)，常溫下犧牲陽極作為防腐結(jié)構(gòu) 較成熟。常用的=類犧牲陽極分別是儀、鋒和侶基合金。但運(yùn)種犧牲陽極防腐結(jié)構(gòu)在含有 硫化氨、二氧化碳等酸性氣體濃度較高的油井內(nèi)使用時(shí)，腐蝕情況也很嚴(yán)重，因此并不適用 于油田井下工況條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種抽油桿及其制作方法，所述抽油桿在油田井下工況條件 下使用時(shí)，不易被快速腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。
[0007] 本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0008] 一種抽油桿，其包括：上接頭、本體、下接頭；所述上接頭外表面設(shè)置有第一配合 部；所述第一配合部通過連接件能和光桿連接；所述本體為縱向延伸的柱體，其具有相對(duì) 的第一端和第二端，所述第一端與所述上接頭固定，所述第二端與所述下接頭固定；在所述 本體外表面設(shè)置有儀錯(cuò)合金鍛膜層；所述下接頭外表面設(shè)置有第二配合部，所述第二配合 部通過連接件能和抽油累連接。
[0009] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述儀錯(cuò)合金鍛膜層的厚度為2毫米至3毫米。
[0010] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述儀錯(cuò)合金中，錯(cuò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%至1.2%。
[0011] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述錯(cuò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%。
[0012] 一種抽油桿的制作方法，包括：
[0013] 冶煉、連鑄、社制工序，W獲得預(yù)定規(guī)格的抽油桿；
[0014] 對(duì)所述預(yù)定規(guī)格的抽油桿進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，獲得檢驗(yàn)合格的抽油桿；
[0015] 對(duì)所述檢驗(yàn)合格的抽油桿利用儀錯(cuò)合金進(jìn)行表面鍛膜處理。
[0016] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述表面鍛膜處理包括將儀錯(cuò)合金在火焰中加熱至烙融狀 態(tài)；w預(yù)定的噴鍛距離、噴鍛角度，將處于烙融狀態(tài)的儀錯(cuò)合金吹成霧狀顆粒，并噴射在所 述抽油桿表面。
[0017] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述儀錯(cuò)合金鍛膜層的厚度為2毫米至3毫米。
[0018] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述儀錯(cuò)合金中，錯(cuò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%至1.2%。
[0019] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述錯(cuò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 2%。
[0020] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述抽油桿中含有硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為不超過0.015%，含有娃 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為不超過0.30%。
[0021] 本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：通過本發(fā)明所述抽油桿及其制作方法，所述抽油桿本體 外表面設(shè)置有儀錯(cuò)合金鍛膜層。所述抽油桿通過了耐腐蝕試驗(yàn)和疲勞拉應(yīng)力測(cè)試，一方面 具有較好的防腐效果，不易在油田井下工況條件下被快速腐蝕，使用壽命長(zhǎng)；另一方面其力 學(xué)性能達(dá)到D級(jí)桿水平，能夠滿足油田井下工況條件下的使用需求，使用時(shí)不易發(fā)生疲勞 斷裂，可靠性高。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種抽油桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種抽油桿的制作方法步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明，應(yīng)理解運(yùn)些實(shí) 施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落入本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
[0025] 本發(fā)明提供一種抽油桿及其制作方法，所述抽油桿在油田井下工況條件下使用 時(shí)，不易被快速腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。
[00%] 請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例中一種抽油桿的結(jié)構(gòu)示意圖。所述抽油桿包括：上 接頭1、本體2、下接頭3。
[0027] 所述上接頭1外表面設(shè)置有第一配合部；所述第一配合部通過連接件能和光桿連 接。所述本體2為縱向延伸的柱體，其具有相對(duì)的第一端和第二端，所述第一端與所述上接 頭1固定，所述第二端與所述下接頭3固定；在所述本體2外表面設(shè)置有儀錯(cuò)合金鍛膜層 20。所述下接頭3外表面設(shè)置有第二配合部，所述第二配合部通過連接件能和抽油累連接。
[0028] 在本實(shí)施方式中，所述第一配合部具體可為外螺紋。所述連接件具體的可為接髓。 當(dāng)所述第一配合部為外螺紋時(shí)，所述接髓可設(shè)置有與所述外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，W與所 述上接頭1固定連接。
[0029] 在本實(shí)施方式中，所述第二配合部具體可為外螺紋。所述連接件具體的可為接髓。 當(dāng)所述第二配合部為外螺紋時(shí)，所述接髓可設(shè)置有與所述外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋，W與所 述下接頭3固定連接。
[0030] 在本實(shí)施方式中，所述本體2外表面可通過噴鍛的方式設(shè)置所述儀錯(cuò)合金鍛膜層 20。具體的，所述儀錯(cuò)合金鍛膜層20的厚度為2毫米至3毫米。
[0031] 所述儀錯(cuò)合金鍛膜層20的厚度不可過薄。假如所述儀錯(cuò)合金鍛膜層20的厚度過 薄，當(dāng)小于2毫米，在含有硫化氨、二氧化碳等酸性氣體濃度較高的油井內(nèi)使用時(shí)，可能并 不能達(dá)到一個(gè)理想的防腐效果。此外，在噴鍛過程中，可能本體2外表面的儀錯(cuò)合金鍛膜層20噴鍛時(shí)并不能均勻噴鍛，有的地方厚度較薄，有地地方厚度相對(duì)較厚。此時(shí)在厚度較薄的 位置，極有可能發(fā)生腐蝕，從而使得整個(gè)抽油桿失效。
[0032] 所述儀錯(cuò)合金鍛膜層20的厚度不可過厚。假如所述儀錯(cuò)合金鍛膜層20的厚度過 厚，當(dāng)大于3毫米時(shí)，由于所述抽油桿本身的規(guī)格是固定的，即抽油桿外徑是一定的，假如 所述儀錯(cuò)合金鍛膜層20的厚度過大，則相對(duì)來說所述抽油桿非鍛膜層部分的外徑會(huì)被縮 小，此時(shí)，勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)抽油桿的強(qiáng)度。
[0033] 本實(shí)施方式中，所述本體2的合金組合物的化學(xué)組分表如表1所示。
[0034] 表 1
[0035]
[0036] 通過大量的力學(xué)性能試驗(yàn)驗(yàn)證：本實(shí)施方式中，所述抽油桿本體2的化學(xué)組分能 夠達(dá)到D級(jí)桿的化學(xué)組分，其抗拉強(qiáng)度在793兆帕至965兆帕。
[0037] 在本實(shí)施方式中，所述儀錯(cuò)合金中，錯(cuò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%至1.2%。
[0038] 通過對(duì)含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%~1.2%的儀錯(cuò)合金顯微組織研究，結(jié)合力學(xué)性能測(cè) 試結(jié)果表明：錯(cuò)元素能夠起到明顯的晶粒細(xì)化作用。當(dāng)所述抽油桿表面噴鍛所述儀錯(cuò)合 金鍛膜層20后，由于錯(cuò)元素能夠起到明顯的晶粒細(xì)化作用，儀錯(cuò)合金相當(dāng)于在所述抽油桿 本體2的外表面形成了一層致密層，其能夠有效防止儀錯(cuò)合金中的儀元素被硫化氨、二氧 化碳等酸性氣體快速腐蝕，進(jìn)而能夠有效能夠防止抽油桿在油田井下工況條件下被快速腐 蝕。
[0039] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述錯(cuò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 2%。研究表明，隨著合金中錯(cuò)含量 的增加，抗拉強(qiáng)度及延伸率都有提高，其中延伸率提高更顯著。其主要原因是錯(cuò)的晶粒細(xì)化 起了主要作用。而由于儀錯(cuò)合金中沒有明顯數(shù)量的硬質(zhì)相出現(xiàn)，因此儀錯(cuò)合金的顯微硬度 基本不變。
[0040] 對(duì)上述抽油桿分別進(jìn)行耐腐蝕試驗(yàn)和疲勞拉應(yīng)力測(cè)試，效果如下：
[0041] 所述抽油桿經(jīng)中性鹽霧、5 %硫酸耐酸、5 %氨氧化鋼耐堿、5 %硫化鋼耐硫等多次 耐蝕性實(shí)驗(yàn)，300小時(shí)后觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，抽油桿無明顯變化?？梢?，本發(fā)明所述抽油桿具有較 好的防腐效果，不易在油田井下工況條件下被快速腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。 陽042] 此外，對(duì)所述抽油桿進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)為PLG-300千牛高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)，加載 載荷406兆帕，應(yīng)力比R= 0.1，加載頻率為100赫茲。100次后無斷裂情況發(fā)生?？梢?，本 發(fā)明所述抽油桿能夠達(dá)到D級(jí)桿水平，具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，完全能夠滿足油田井下工況 條件下的使用需求，使用時(shí)不易發(fā)生疲勞斷裂，可靠性高。
[0043] 請(qǐng)參閱圖2,其為本發(fā)明實(shí)施例中一種抽油桿的制作方法步驟流程圖。所述抽油桿 制作方法可W包括如下步驟。
[0044] 步驟S10 :冶煉