石油钻具接箍螺纹防粘扣表面技术及应用.pdfVIP

石油钻具接箍螺纹防粘扣表面技术及应用 在开采石油时必须使用到配套的钻具，钻具质量及使用性能是影响石油开采效率 的重要因素，因此要注意改善石油钻具的使用性能。为了使钻具性能得到改善， 则应注意做好螺纹的防粘扣工作。对此，分析了钻具螺纹出现粘扣现象的原因， 包括螺纹参数原因，螺纹损伤原因及上扣原因；同时探讨了石油钻具螺纹防粘扣 技术及应用情况，包括钻具螺纹表面处理，合理使用螺纹脂，螺纹参数优化及完 善上扣操作。 钻具是保证石油生产工作顺利进行的一种重要设备，一旦钻具设备出现粘扣现 象，不但会损伤螺纹，同时还可能导致钻具的接头直接报废。如此一来，就会对 钻井进度造成影响，并引起经济损失。因此，做好螺纹防粘扣工作对于石油钻具 的正常使用具有重要作用，本文结合实践工作经验对石油钻具螺纹防粘扣技术及 其应用现状进行了分析，旨在加快石油工程的发展。 一、钻具螺纹出现粘扣现象的原因 引起石油钻具螺纹出现粘扣现象的常见原因如下： （1）螺纹 损伤原因。使用钻具时常会造成螺纹出现磕碰变形等损伤，上扣时螺纹变形部位 将可能受到高切向应力与压应力的影响，在上扣操作完成后螺纹就会出现塑性变 形现象，变形后螺纹凸出部分极容易出现粘扣问题。 （2）螺纹参数原因。重新对部分螺纹进行车 丝扣时基本参数，如锥度、牙高、紧密距或螺距等超出了规定的公差范围，将会 导致压应力不断增大，并由此引起螺纹过早粘扣。 （3）上扣原因。如在上扣时对接不当，将会导致对接螺纹之间出现倾斜角；倾 斜角出现后旋合内外螺纹时就会出现错扣与粘扣问 [4]。上扣速度过快会导致摩擦界面的金属出现软化现象，因此就会造成母扣、 公扣粘着，粘扣现象也就因此发生。此外，如螺纹脂的涂抹不均、钻具退磁及消 磁不彻底等也会引起粘扣。 二、石油钻具螺纹防粘扣技术及应用 1.钻具螺纹表面处理 对钻具螺纹表面进行处理是预防粘扣现象出现的重要途径，目前表面处理技术主 要包括以下几种。 （1）渗氮技术及应用。 通过加热使氮元素分解为可以被钢铁表面所吸收的氮原子，钢铁吸收氮原子后， 就会在表面形成厚度为5μm~50μm的氮化物，如 （Cr、Mn）3N及CrN等。氮化层不但具有良好的耐腐蚀性及抗疲劳性，同时 还能够充分发挥抗粘着作用。例如，可以先对J55油 管的外壁及内壁进行除锈处理，随后将真空型氮化炉放入油管当中进行氮化处 理，处理时间为8h左右，取出氮化炉后便可以上扣 与卸扣。实践证明，采用渗氮技术后，上卸扣9次之内均可以避免发生粘扣问 题，同时还能够有效减少磨损现象。 （2）镀锌技术及应用。镀锌技术已经被广泛应用于金属防腐处理，在对螺纹表 面进行处理时可以考虑选用氰化镀锌工艺，以增强镀液的覆盖能力 与分散性能。实践证明，当镀层的厚度＞30μm时，能够有效防止螺纹出现粘 扣现象。需要注意的是，在应用镀锌表面处理技术 时需要克服镀锌层熔点较低及脆性较大的缺陷，将419.5℃发热熔点尽量提升 至450℃以上。此外，由于镀锌层在上扣卸扣时可 能会被剥落，因此要及时对剥落物进行处理，以免对环境造成污染。 （3）镀铜技术及应用 管接箍镀铜避免了因油管连接时粘扣、脱不下来或脱下来后管螺纹已脱丝的问 题，可反复拆卸16次以上不粘扣、不脱丝。该产品具有较好的抗H2S、高矿化 度盐水腐蚀的能力。 管接箍镀铜包括以下步骤： 1）化学除油将接箍放入80~90℃的化学除油溶液中，浸泡5~10分钟，化学除 油溶液为包括 NaOH、NaCO 、Na PO 和 NaSiO 的水溶液，浓度分别为 2 3 3 4 2 3 50~60g/L、15~20g/L、15~20g/L和10~15g/L； 2）水洗将除过油的接箍先在温水里浸泡，然后在流水下冲洗，清除工件表面的 除油溶液； 3）酸洗 放入酸洗液中进行酸洗，温度为室温，时间 2~5 分钟，酸洗液为包括 100~120mL/L的HNO 和60~80mL/L 的HF水溶液；根据材质调配酸洗液。 3 4）化学镀铜将步骤，采用烟台电镀技术研究所的化学镀铜工艺 5）水洗烘干将镀铜的接箍在流水下冲洗，清除工件表面的化学镀铜溶液，然后 烘干； （4）磷化技术及应用 )石油管接箍磷化：在温度为 150-200℃范围内，放入石油管接箍，碳钢 试件经 复合磷化处理后，纳米α-Al2O3和磷化膜在钢表面共沉积，形成了纳米α -Al2O3 复合锰系磷化膜； 4)检测：扫描电镜、能谱、电子探针、X-射线衍射结果表明， α-Al2O3在 复合膜中均匀分布