专利名称：一种抽油光杆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及油田抽油机井设备技术领域，具体地说是一种抽油机井使用的抽油杆，特别是一种抽油光杆及其制备方法。
背景技术：
抽油机井一直以来都是国内外油田的主要采油方式，在抽油机井使用的抽油杆中，有一根特殊的抽油杆，即抽油光杆，其上端连接抽油机，下端连接抽油杆柱。随着当前油田生产进入后期，深油井、稠油井、高含水井和高矿化度井的不断增多，抽油光杆的作用和性能日渐重要。然而，抽油光杆的实际工作环境却十分恶劣，不仅要承受日益加大的载荷， 而且要承受井液中的4S、C02、C1_、H20等的综合腐蚀作用，普通抽油光杆在使用不足一月表面就会出现大量腐蚀坑，造成盘根盒密封磨损，原油泄漏，不仅减少产量而且对环境造成很大污染，给油田生产带来巨大的经济损失。因此，目前的抽油光杆必须在耐腐蚀性方面不断提高，以满足不断恶劣的服役环境。
发明内容
本发明的目的为提供一种抗腐蚀性能好的抽油光杆。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案一种抽油光杆，包括杆体和杆体两端的具有连接螺纹的第一杆头及第二杆头，所述杆体和第一杆头及第二杆头的外表面均覆盖一钨基非晶态合金层。所述钨基非晶态合金层为电沉积钨基非晶态合金层。所述杆体与第二杆头相接部具有镦粗部。所述的钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序结构的钨基非晶态合金层。所述钨基非晶态合金层包括如下重量百分含量的组分钨25% 50%，镍20% 40%，钴 10%，铁 25%，磷 0. 2% 3%。本发明的另一目的为提供上述抽油光杆的制备方法，实现该方法的技术方案如下一种抽油光杆的制备方法，包括如下步骤(1)按所需尺寸制取高强度合金钢棒材；(2)将步骤(1)的合金钢棒材经正火、回火处理，得到抽油光杆粗坯；(3)将抽油光杆粗坯的两端均车螺纹，形成第一杆头和第二杆头，得到抽油光杆毛坯；(4)对抽油光杆毛坯的表面进行处理，然后在处理后的抽油光杆毛坯的外表面复合钨基非晶态合金层。其中步骤中的钨基非晶态合金层是采用电沉积方法复合到抽油光杆毛坯的外表面。其中在步骤C3)之前先对抽油光杆粗坯一端进行镦粗，形成一镦粗部。
其中，所述的钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序结构的钨基非晶态合金层。其中，所述钨基非晶态合金层包括如下重量百分含量的组分钨25% 50%，镍 20% 40%，钴 10%，铁 25%，磷 0. 2% 3%。本发明的抽油光杆采用高强度合金钢制成能够满足目前抽油机井采油时日益增大的抽油光杆载荷；同时在杆体表面和第一杆头及第二杆头的表面上采用电沉积方法复合了一层钨基非晶态合金层，该合金层具有良好的耐磨损和抗腐蚀性能，能够解决井液高矿化度、普通抽油光杆腐蚀磨损严重的恶劣工况下的使用。同时，钨基非晶态合金层采用电沉积的方法，电沉积钨基非金态合金工艺是一种清洁生产工艺，不会对环境有任何污染。
图1为本发明的抽油光杆结构剖图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，图1为本发明的抽油光杆结构剖图。一种抽油光杆，由高强度合金钢制成，包括细长的杆体1和杆体两端的具有连接螺纹的第一杆头2及第二杆头3构成，所述杆体1和第一杆头2及第二杆头3的外表面均覆盖一钨基非晶态合金层5。作为本实施例的一种优选，所述钨基非晶态合金层通过电沉积覆盖于杆体和杆头的外表面。作为本实施例的另一种优选，所述杆体1与第二杆头3的相接部具有镦粗部4。作为本实施例的另一种优选，所述钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序结构的钨基非晶态合金层。所以具有显微硬度高、耐磨性能好、耐酸碱腐蚀、且与基体材料结合力好的特点。本发明的抽油光杆的材质为高强度合金结构钢，钨基非晶态合金层的主要化学成分及重量百分含量分别为钨25 % 50 %，镍20 % 40 %，钴1 % 10 %，铁1 % 25 %， 磷 0. 2% 3%。所述钨基非晶态合金层的厚度为0. 1 0. 3mm。具有良好的耐磨性和抗腐蚀性。 优选为0. 15 0. 25mm。上述抽油光杆的制备方法，包括如下步骤(1)将高强度合金原料在转炉中冶炼，将钢液浇注成钢锭，轧制成圆钢，剪成一定尺寸，空冷至室温，得到高强度合金原材；(2)将高强度合金钢原材经不完全退火后冷拔到抽油光杆所需的标准长度，校直， 得到高强度合金钢棒材；(3)将高强度合金钢棒材经正火、回火处理，得到抽油光杆粗坯；(4)将两端杆头均车螺纹，形成第一杆头和第二杆头，得到抽油光杆毛坯；(5)对抽油光杆毛坯的表面进行打磨处理，使毛坯表面除锈，并进行活化和刻蚀处理，然后在处理后的抽油光杆毛坯的外表面复合一层钨基非晶态合金层。作为本实施例的一种优选，其中步骤(5)中的钨基非晶态合金层是采用电沉积方法复合到抽油光杆毛坯的外表面。
作为本实施例的另一种优选，其中在步骤(4)之前先对抽油光杆粗坯的一端进行镦粗，形成一镦粗部。作为本实施例的又一种优选，其中，所述的钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序结构的钨基非晶态合金层。作为本实施例的另一种优选方式，其中，所述钨基非晶态合金层包括如下重量百分含量的组分钨25% 50%，镍20% 40%，钴 10%，铁1 % 25%，磷0. 2%
3 % ο所述钨基非晶态合金层的厚度为0. 1 0. 3mm。具有良好的耐磨性和抗腐蚀性，且工艺易于控制。优选为0. 15 0. 25mm。下表1中为本发明的抽油光杆的钨基非晶态合金层不同配比的实施例，及以普通抽油光杆为对比例的耐磨性和耐腐蚀性的对比。其中，耐磨性检验方法采用往复运动磨耗试验法，抗腐蚀性检验方法采用耐盐雾性试验法。表1中的相对耐磨性和相对抗腐蚀性均近似取整数。表 权利要求
1.一种抽油光杆，包括杆体和杆体两端的具有连接螺纹的第一杆头及第二杆头，其特征在于，所述杆体和第一杆头及第二杆头的外表面均覆盖一钨基非晶态合金层。
2.根据权利要求1所述的抽油光杆，其特征在于，所述钨基非晶态合金层为电沉积钨基非晶态合金层。
3.根据权利要求1所述的抽油光杆，其特征在于，所述杆体与第二杆头相接部具有镦粗部。
4.根据权利要求1所述的抽油光杆，其特征在于，所述的钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序结构的钨基非晶态合金层。
5.根据权利要求1所述的抽油光杆，其特征在于，所述钨基非晶态合金层包括如下重量百分含量的组分钨25% 50%，镍20% 40%，钴 10%，铁1 % 25%，磷 0. 2% 3%。
6.一种抽油光杆的制备方法，包括如下步骤(1)按所需尺寸制取高强度合金钢棒材；(2)将步骤(1)的合金钢棒材经正火、回火处理，得到抽油光杆粗坯；(3)将抽油光杆粗坯的两端均车螺纹，形成第一杆头和第二杆头，得到抽油光杆毛坯；(4)对抽油光杆毛坯的表面进行处理，然后在处理后的抽油光杆毛坯的外表面复合钨基非晶态合金层。
7.根据权利要求6所述的抽油光杆的制备方法，其特征在于，其中，步骤中的钨基非晶态合金层是采用电沉积方法复合到抽油光杆毛坯的外表面。
8.根据权利要求6所述的抽油光杆的制备方法，其特征在于，其中在步骤C3)之前先对抽油光杆粗坯一端进行镦粗，形成一镦粗部。
9.根据权利要求6所述的抽油光杆的制备方法，其特征在于，其中，所述的钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序结构的钨基非晶态合金层。
10.根据权利要求6所述的抽油光杆的制备方法，其特征在于，其中，所述钨基非晶态合金层包括如下重量百分含量的组分钨25 % 50 %，镍20 % 40 %，钴1 % 10 %，铁 25%，磷 0. 2% 3%。
全文摘要
本发明为一种抽油光杆及其制备方法，其中抽油光杆包括杆体和杆体两端的具有连接螺纹的第一杆头及第二杆头，所述杆体和第一杆头及第二杆头的外表面均覆盖有钨基非晶态合金层。该抽油光杆的制备方法，包括如下步骤(1)将原料冶炼，浇注成钢锭，轧制成圆钢，剪成一定尺寸，得到高强度合金棒材；(2)将合金钢棒材冷拔到抽油光杆标准长度，校直，得到合金棒材；(3)将合金棒材经正火、回火处理，得到抽油光杆粗坯；(4)将两端杆头均车螺纹，得到抽油光杆毛坯；(5)对抽油光杆毛坯的表面处理并进行活化和刻蚀，然后在表面包覆一层钨基非晶态合金。本发明的抽油光杆具有高的强度还且耐磨、耐腐蚀，能满足苛刻的高载荷和重腐蚀的环境。
文档编号C22C45/10GK102434112SQ20101029673
公开日2012年5月2日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者孙晋奇, 李光银 申请人:安东石油技术(集团)有限公司