专利名称：抽油光杆及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种抽油机设备，特别是涉及一种抽油光杆及其生产方法。
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H2S、C02、C1_、H20等的综合腐蚀作用，普通抽油光杆在使用不足一个月 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
本发明要解决的技术问题是提供一种抗腐蚀性能好的抽油光杆及其生产方法。本发明抽油光杆，包括杆体，所述杆体的两端分别设有杆头，所述杆头上设有螺纹 连接部分，其中所述杆体和杆头的外表面覆有一钨基非晶态合金层。本发明抽油光杆，其中所述其中一个杆头与杆体的连接处设有镦粗部。本发明抽油光杆，其中所述钨基非晶态合金层的厚度为50 80μπι。本发明抽油光杆，其中所述钨基非晶态合金层所包含成分的质量百分含量钨 10% 55%，镍15% 65%，铁10% 15%，钴6% 12%，其余为磷及杂质。本发明抽油光杆，其中所述钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序的结构。本发明抽油光杆，其中所述杆体和杆头的材料为高强度合金钢。本发明抽油光杆的生产方法，按照如下步骤进行 (1)对原料进行冶炼，将钢液浇注成钢锭，轧制成圆钢，空冷至室温，得到高强度合 金棒材；(2)将高强度合金钢棒材经680 720°C不完全退火，炉冷2小时后冷拔到抽油光 杆标准长度，校直，得到合金棒材；(3)将步骤(2)的合金棒材经感应线圈加热至950°C 1050°C正火，随后加热至 410°C 450°C回火处理，得到抽油光杆粗坯；(4)将两端杆头均挤螺纹，得到抽油光杆毛坯；(5)对抽油光杆毛坯的表面进行除油、除锈后，浸泡于5%的稀硫酸溶液1 2分 钟进行活化处理，然后浸入电沉积槽中采用电沉积的方法使抽油光杆杆体和两端螺纹处包
覆一层钨基非晶态合金。本发明抽油光杆的生产方法，其中所述步骤(5)中电沉积液的组份钨酸钠18 155g/L，硫酸镍30 140g/L，次亚磷酸钠35 210g/L，柠檬酸60 100g/L ；电流密度10 220mA/cm3 ；PH 值7. 5 9. 5 ；温度25 80°C。本发明抽油光杆的生产方法，其中在步骤(4)之前先对抽油光杆粗坯一端进行镦 粗，形成一墩粗部。本发明抽油光杆的生产方法，还包括步骤(6)将电沉积处理后的抽油光杆在 150°C 700°C下保温0. 5 2小时进行热处理。本发明抽油光杆及其生产方法与现有技术不同之处在于本发明抽油光杆及其生 产方法是同时在杆体表面和杆头上涂覆了一层钨基非晶态合金层，该钨基非晶态合金层具 有良好的耐磨损和抗腐蚀性能，能够使本发明抽油光杆在井液高矿化度、普通抽油光杆腐 蚀磨损严重的恶劣工况下的使用。本发明抽油光杆及其生产方法中采用高强度合金钢制成的杆体和杆头能够满足 目前抽油机井采油时日益增大的抽油光杆载荷；同时，钨基非晶态合金层采用电沉积的方 法涂覆在抽油光杆的表面，电沉积钨基非金态合金工艺是一种清洁生产工艺，减轻对环境 的污染。下面结合附图对本发明的抽油光杆及其生产方法作进一步说明。
图1为本发明抽油光杆的主视图。
具体实施例方式实施例1按照下列步骤生产本发明的抽油光杆(1)将原料在转炉中冶炼，将钢液浇注成钢锭，轧制成圆钢，空冷至室温，得到高强 度合金棒材20CrMo ；(2)将高强度合金钢棒材经680°C不完全退火，炉冷2小时后冷拔到抽油光杆标准 长度，抽油光杆标准长度有8m、9. 14m、llm等多种规格，校直，得到合金棒材；(3)将步骤(2)的合金棒材经感应线圈加热至1050°C正火，随后加热至450°C回火 处理，得到抽油光杆粗坯；(4)对抽油光杆粗坯一端进行镦粗，形成一墩粗部；将两端杆头均挤螺纹，得到抽 油光杆毛坯；(5)对抽油光杆毛坯的表面进行化学除油，使用砂带磨床进行打磨除锈后，浸泡于 5%的稀硫酸溶液1 2分钟进行活化处理，然后浸入电沉积槽中采用电沉积的方法使抽油 光杆杆体和两端螺纹处包覆一层钨基非晶态合金，电沉积液的组份钨酸钠155g/L，硫酸 镍30g/L，次亚磷酸钠210g/L，柠檬酸60g/L ；电流密度220mA/cm3 ；PH值8 ；温度25°C。(6)将电沉积处理后的抽油光杆在150°C下保温2小时进行热处理，热处理后显微 硬度达到900 1300HV。得到的产品抽油光杆如图1所示，包括杆体1，杆体1的两端设有杆头2，右端杆头 2与杆体1的连接处加工有镦粗部4，杆头2上加工有螺纹连接部分，杆体1和杆头2的外 表面覆有一钨基非晶态合金层3，钨基非晶态合金层3的厚度为80 μ m。钨基非晶态合金层 3所包含成分的质量百分含量钨55%，镍15%，铁10%，钴12%，其余为磷及杂质，钨基非晶态合金层3为长程无序、短程有序的结构。实施例2按照下列步骤生产本发明的抽油光杆(1)将原料在转炉中冶炼，将钢液浇注成钢锭，轧制成圆钢，空冷至室温，得到高强 度合金棒材20CrMo ；(2)将高强度合金钢棒材经720°C不完全退火，炉冷2小时后冷拔到抽油光杆标准 长度，校直，得到合金棒材；(3)将步骤(2)的合金棒材经感应线圈加热至950°C正火，随后加热至410°C回火 处理，得到抽油光杆粗坯；(4)对抽油光杆粗坯一端进行镦粗，形成一墩粗部；将两端杆头均挤螺纹，得到抽 油光杆毛坯；(5)对抽油光杆毛坯的表面进行化学除油，使用砂带磨床进行打磨除锈后，浸泡于 5%的稀硫酸溶液1 2分钟进行活化处理，然后浸入电沉积槽中采用电沉积的方法使抽油 光杆杆体和两端螺纹处包覆一层钨基非晶态合金，电沉积液的组份钨酸钠18g/L，硫酸镍 140g/L，次亚磷酸钠35g/L，柠檬酸100g/L ；电流密度10mA/cm3 ；PH值9 ；温度80°C。(6)将电沉积处理后的抽油光杆在700°C下保温0. 5小时进行热处理，热处理后显 微硬度达到900 1300HV。得到的产品抽油光杆包括杆体，杆体的两端设有杆头，右端杆头与杆体的连接处 加工有镦粗部，杆头上加工有螺纹连接部分，杆体和杆头的外表面覆有一钨基非晶态合金 层，钨基非晶态合金层的厚度为50 μ m。钨基非晶态合金层所包含成分的质量百分含量钨 10%，镍65%，铁15%，钴6%，其余为磷及杂质，钨基非晶态合金层为长程无序、短程有序 的结构。在实验室环境下，矿化度41670mg/L，温度60°C，流速lm/s，试验周期3d，分别对 上述实施例中的抽油光杆和普通抽油光杆基体(20CrMo抽油光杆)进行了 10% CO2和饱和 CO2的抗腐蚀对比试验，结果如下
权利要求
一种抽油光杆，包括杆体(1)，所述杆体(1)的两端分别设有杆头(2)，所述杆头(2)上设有螺纹连接部分，其特征在于所述杆体(1)和杆头(2)的外表面覆有一钨基非晶态合金层(3)。
2.根据权利要求1所述的抽油光杆，其特征在于所述其中一个杆头(2)与杆体(1)的 连接处设有镦粗部(4)。
3.根据权利要求2所述的抽油光杆，其特征在于所述钨基非晶态合金层(3)的厚度 为 50 80 μ m。
4.根据权利要求3所述的抽油光杆，其特征在于所述钨基非晶态合金层(3)所包含 成分的质量百分含量钨10% 55%，镍15% 65%，铁10% 15%，钴6% 12%，其余 为磷及杂质。
5.根据权利要求4所述的抽油光杆，其特征在于所述钨基非晶态合金层(3)为长程 无序、短程有序的结构。
6.根据权利要求5所述的抽油光杆，其特征在于所述杆体(1)和杆头(2)的材料为 高强度合金钢。
7.一种抽油光杆的生产方法，按照如下步骤进行(1)对原料进行冶炼，将钢液浇注成钢锭，轧制成圆钢，空冷至室温，得到高强度合金棒材；(2)将高强度合金钢棒材经680 720°C不完全退火，炉冷2小时后冷拔到抽油光杆标 准长度，校直，得到合金棒材；(3)将步骤(2)的合金棒材经感应线圈加热至950°C 1050°C正火，随后加热至 410°C 450°C回火处理，得到抽油光杆粗坯；(4)将两端杆头均挤螺纹，得到抽油光杆毛坯；(5)对抽油光杆毛坯的表面进行除油、除锈后，浸泡于5%的稀硫酸溶液1 2分钟进 行活化处理，然后浸入电沉积槽中采用电沉积的方法使抽油光杆杆体和两端螺纹处包覆一 层钨基非晶态合金。
8.根据权利要求7所述的抽油光杆的生产方法，其特征在于所述步骤(5)中电沉积 液的组份钨酸钠18 155g/L，硫酸镍30 140g/L，次亚磷酸钠35 210g/L，柠檬酸60 100g/L ；电流密度10 220mA/cm3 ；PH 值7. 5 9. 5 ；温度25 80°C。
9.根据权利要求8所述的抽油光杆的生产方法，其特征在于其中在步骤(4)之前先 对抽油光杆粗坯一端进行镦粗，形成一墩粗部。
10.根据权利要求7至9所述之一的抽油光杆的生产方法，其特征在于还包括步骤 (6)将电沉积处理后的抽油光杆在150°C 700°C下保温0. 5 2小时进行热处理。
全文摘要
本发明抽油光杆及其生产方法涉及一种抽油机设备。其目的是为了提供一种抗腐蚀性能好的抽油光杆及其生产方法。本发明抽油光杆包括杆体，所述杆体的两端分别设有杆头，所述杆头上设有螺纹连接部分，其中所述杆体和杆头的外表面覆有一钨基非晶态合金层。
文档编号C25D3/56GK101936138SQ20101027027
公开日2011年1月5日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者高海军 申请人:北京百利时能源技术有限责任公司