专利名称：油田专用抽油杆、油管和套管的防护处理方法
技术领域：
本发明涉及金属管杆的防护处理技术，更具体地说，是石油开采用的抽油杆、油管、套管的防护和修复方法。
本发明的主要技术方案首先从防护机理来保护管体，采用双层镀和/或内外壁喷涂的方法以同时达到防腐、防垢、滑润、耐磨的目的。
本发明具体的处理方法包括以下步骤1.除油将待处理的杆管放入具有除油液的除油槽内，用槽内加热器加热60-90℃，加热2小时后即除去管、杆上的丝扣油或污油，所述的除油液的组成和重量百分数清清剂30％，浓度为20-30％的氢氧化钠15％，其余为自来水，除油液的量以满过杆、管表面为限；2.除锈将步骤(1)除油后的杆、管放入盛有除锈剂的除锈槽中，在10-35℃下浸泡2-8分钟即可除去杆、管表面的油垢、锈斑和氧化膜，所述除锈剂的组成和百分含量浓度31-38％的盐酸50％、缓蚀剂六次甲基四胺3-5％，其余为水，其加入量为满过杆、管表面为限；3.表面活化步骤(2)除锈后杆、管放入盛有活化液的活化槽中，在5-30℃下浸泡40-60秒，所述的活化液的组成与重量百分数为浓度为94-96％的硫酸40％兑入60％清水，其加入量以满过杆、管表面为限；4.阳极镀即镀Ni-Zn-P将步骤(3)处理后的杆、管放入具有化学镀液的镀槽中，在98℃下控制PH值为8.8-9.2，经4小时处理即得到含12-15％的Zn的Ni-Zn-P镀层，所述的Ni-Zn-P化学液配方按g/L计NiSO4·7H2O27-35、NaH2PO2·H2O 10、柠檬酸钠85、NH4Cl 50、25％的NH4OH 0-60、ZnSO4·7H2O 7.5-15，化学镀液的加入量满过杆、管10cm；5.多功能镀即镀Ni-P/PTFE(聚四氟乙烯)，将步骤(4)阳极镀后抽油杆或油管置于混匀后的Ni-P/PTFE复合镀液的镀槽中，控制PH值为4.5-5.0，在80-90℃下处理4小时，所述的Ni-P/PTFE复合镀液配方NiSO4·7H2O29g/L、NaH2PO2·H2O 35g/L、丙酸2mg/L、硫脲1mg/L、PTFE分散液36g/L、络酸24mg/L，所述的复合镀液的量满过杆、管10cm。
本发明还可以在上述工艺步骤(2)除锈后采用内、外壁喷涂、烘干工艺，具体过程1.内壁喷涂用内喷漆枪喷漆雾化，喷漆压力为4-6kg/cm2，内喷漆枪在油管内孔中，行走速度为20-30m/min，往复运动，管体在原位置以500转/min旋转，喷2-3次每次涂层厚度为15-20微米，每喷一次均需烘干固化漆膜；2.外壁喷涂用喷枪以流量为150g/min喷2-3次，每次厚度为20-25微量，每喷一次均需烘干固化漆膜；3.烘干固化喷漆油管和套管内外壁每喷完一次即连续传入到烘干炉中，在180-200℃烘干，油管从进炉到出炉的时间60分钟，每次喷涂后烘干的漆膜呈棕褐色，光亮如镜，对于抽油杆采用油管外壁喷涂方法，同样每次喷涂后烘干固化喷漆。
本发明对于油管或套管还可以在表面活化后采用内壁阳极镀、内壁多功能镀、外壁喷涂、烘干固化漆膜工艺，得到内壁镀层，外壁涂结构层或内外壁阳极镀，再内壁喷涂、外壁喷涂、烘干固化漆膜工艺，得到混合层。
本发明对于使用一段时间后的日的抽油杆、油管或套管的修复时，对其除油、除锈后，采用常用的方法除垢、校直、修复丝扣，在北京防腐新技术开发集团生产的抽油杆、油管和套管中、高、超频热处理机上完成热处理，然后按上述工艺过程进行镀层和/或涂层。
本发明步骤(1)所述的清洗剂为哈尔滨促进化工厂生产的牌号为HB-9801清洗剂；本发明步骤(5)所述的PTFE分散液是由北京防腐新技术开发集团提供，其技术指标PTFE固体含量(重％)60；表面活性剂含量(重％)6±1；PH值9-10；比重(20℃)为1.5-1.530。
本发明喷涂的喷漆包括环氧酚醛树脂、石油树脂、聚酯树脂、粉末涂料、沥青涂料中的任一种，漆的粘度为25°时30-40秒。
本发明的所述的其它化工原料均为市售的产品。
本发明步骤(1)-(5)所用的除油槽、除锈槽、活化槽、镀槽及其加热系统的结构均是相同的。
所述的槽子是由抽油杆和油管吊装架、加热器控制阀、槽内加热排管(即加热器)所构成，槽子的尺寸为长11米、宽和高均为0.8-1.4米，用20号钢板焊的壁厚为5-10mm，待处理的抽油杆和油管可置于槽内，槽内设有用导热油加热的加热器，槽内的液体由加热器加热。
所述的槽子的加热系统是由0.3m3导热油锅炉、回油控制阀、出油控制阀、温度计、油气分离器、膨胀加油池、输导热油泵、出油阀、进油阀、加热排管(加热器)所构成，其中所述的加热排管为Φ76×3的20号钢管，间距100mm，长10.5米，在槽的侧壁和底部均匀分布。
所述的导热油锅炉和导热油均由黑龙江省安达市锅炉厂生产。
所述的阀门、温度计、导热油泵由长春市水泵厂生产。
所述的油气分离器、膨胀加油池、加热器、和槽由北京防腐新技术开发集团生产。
本发明所述的烘干固化漆膜用的烘干炉是由上炉膛、上炉体加热排管散热器及其导热油出油阀、上炉膛、上炉体加热器吊挂架、上炉体石棉保温材料，进入上炉体加热管散热器导热油阀门、传送待烘干的管、杆的炉前链条、下炉膛加热排管散热器、控制下炉膛加热排管散热器进出导热油阀、减速器及其传动链条和传动链轮所组成。所述的炉体长×宽×高＝6×12×2米，炉膛内尺寸为11×6×0.6米，炉温控制由导热油加热炉输出温度调节开关控制，炉内加热器为排管式结构，加热载体为320℃导热油，以每小时18m3的排量在加热器内流动，导热油的加热锅炉出口温度为290±10℃，炉膛内温度控制在220±10℃、油管、套管烘干190±10℃，油管、套管在炉内靠间距为5.8米两根导热支承，在导轨上有2寸链条以每小时6米速度爬行，保证油管、套管从进炉到出炉所用的时间为60分钟。
本发明在修理抽油杆、油管和套管用的热处理机为北京防腐新技术开发集团生产，牌号为GR-1型。
本发明的优点和效果本发明的方法由于对杆、管进行阳极镀层，实现阴极保护；由于对杆、管进行多功能镀层，特别是镀层嵌入聚四氟乙烯，使杆、管防腐、防垢、润滑、耐磨等性能大幅度提高，因此经处理后的杆、管特别适合于抽油机井、注聚合物和二氧化碳井；本发明的方法还可以是内孔阳极镀多功能镀，然后外壁喷涂，还可以是内外阳极镀，再内外壁喷涂，得到混合层，可根据用户要求，选择任一工艺加工成防垢层、防蜡层、防腐层或其它多功能层，这样针对性强，可以降低成本，并且特别适用；本发明的方法同样可以对使用过的旧的杆、管进行修复，在修复中加入表面热处理过程，可恢复旧杆、管的性能，而且使旧杆、管增加多种防护方法和保护层，使旧的杆、管重新下井使用，可获得非常可观的经济效益。
图2为
图1A-A剖视图。
图3为槽的加热系统示意图。
图4为炉干炉结构示意图。
图5为具有镀层结构的油管示意图。
图6为具有涂层结构的油管示意图。
图7为内壁镀、外壁涂防护层结构的油管示意图。
由图1和图2所示，槽4的两侧设置有吊装杆、管支架1，被处理的杆、管3置于槽4内，在槽4的两侧和底部设有加热载体的以导热油为加热排管加热器6，槽4的两侧为加热器控制阀5。
由图3所示，槽4的加热系统有导热油加热锅炉1、热油泵7，与导热油加热锅炉1和设置在槽4的加热排管加热器6连通的管线上设置有回油控制阀2和回油阀8，与导热油加热锅炉1顶部用管线与油气分离器9连接，在其管线上设有出油控制阀3，油气分离器5的另一端通过管线与加热排管6相连，其管线上设有进油阀5，在回油阀8和输导热油泵7相连接的管线上设置有导热油过热溢出时可接收的膨胀加油池10，在油气分离器9和进油阀5的管线上装有温度计11。
由图4所示，烘干炉有上炉膛2，上炉体加热排管(加热器)3及其吊挂架4，上炉体具有石棉保温层5，下炉体加热排管11，传送待烘干的油管、套管7的链条10(箭头为链条传动方向)，控制链条10的运行速度并与电机13相连的减速器15及其由传动链条16相连接的传动链轮17，此外，还有上炉体加热排管进导热油进油阀6、出油阀1、下炉体加热排管进油阀12(右侧为出油阀)、炉前链条8、起固定支撑的炉前支腿9以及炉口18。
由图5所示，镀层后的油管由管体3、阳极镀层2和多功能镀层所构成。
由图6所示，涂层后的油管由管体3以及涂层4-1和涂层4-2所构成。
由图7所示，内壁镀、外壁涂后的油管由涂层4、管体3、阳极镀层2、多功能镀层1所构成。
实例2本实例对油管采用除油→除锈→内壁喷涂→外壁喷涂，内、外壁均喷2次，每喷一次均需烘干固化喷漆，得到如图2所示的具有涂层结构的油管、所用的喷漆为石油树脂。
油管的性能为漆膜厚度65μm，硬度(HV)300，柔性1mm，耐冲击50kg/cm3，耐酸在浓度为80％的硫酸中浸泡100小时无变化，耐碱在浓度10％的氢氧化钠中浸泡106小时无变化，耐盐在浓度为30％盐水中浸泡100小时无变化。
实例3本实例对油管采用除油→除锈→表面活化→内壁阳极镀→内壁多功能镀→外壁喷涂→烘干固化喷涂工艺，得到如图3的内壁镀层、外壁喷涂层结构的油管。外壁喷涂2次，所用的喷漆为聚酯树脂，其性能外壁性能为实例2性能，内壁为实例1性能。
表1阳极镀层中的镍含量与硬度和稳定电位的关系
表2硬度
表3耐蚀性*
*耐蚀性用ISO1462标准检测表4热处理对复合层的耐蚀影响*
*热处理温度300℃，1小时，层厚10微米。
权利要求
1.一种油田专用抽油杆、油管、套管防护方法，其特征在于包括以下步骤(1).除油将待处理的杆管放入具有除油液的除油槽内，用槽内加热器加热60-90℃，加热2小时后即除去管、杆上的丝扣油或污油，所述的除油液的组成和重量百分数清清剂30％，浓度为20-30％的氢氧化钠15％，其余为自来水，除油液的量以满过杆、管表面为限；(2).除锈将步骤(1)除油后的杆、管放入盛有除锈剂的除锈槽中，在10-35℃下浸泡2-8分钟即可除去杆、管表面的油垢、锈斑和氧化膜，所述除锈剂的组成和百分含量浓度为31-38％的盐酸50％、缓蚀剂六次甲基四胺3-5％，其余为水，其加入量为满过杆、管表面为限；(3).表面活化步骤(2)除锈后杆、管放入盛有活化液的活化槽中，在5-30℃下浸泡40-60秒，所述的活化液的组成与重量百分数为浓度为94-96％的硫酸40％兑入60％清水，其加入量以满过杆、管表面为限；(4).阳极镀即镀Ni-Zn-P将步骤(3)处理后的杆、管放入具有化学镀液的镀槽中，在98℃下控制PH值为8.8-9.2，经4小时处理即得到含12-15％的Zn的Ni-Zn-P镀层，所述的Ni-Zn-P化学液配方按g/L计NiSO4·7H2O27-35、NaH2PO2·H2O 10、柠檬酸钠85、NH4Cl 50、(25％)的NH4OH 0-60、ZnSO4·7H2O 7.5-15，其化学镀液的加入量为满过杆、管10cm。(5).多功能镀即镀Ni-P/PTFE，将步骤(4)阳极镀后抽油杆或油管置于混匀后的Ni-P/PTFE复合镀液的镀槽中，控制PH值为4.5-5.0，在80-90℃下处理4小时，所述的Ni-P/PTFE复合镀液配方NiSO4·7H2O 29g/L、NaH2PO2·H2O 35g/L、丙酸2mg/L、硫脲1mg/L、PTFE分散液36g/L、络酸24mg/L，所述的复合镀液的量满过杆、管10cm。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)除锈后，油管和套管内外壁喷涂，具体步骤为(1).内壁喷涂用内喷漆枪喷漆雾化，喷漆压力为4-6kg/cm2，内喷漆枪在油管内孔中，行走速度为20-30m/min，往复运动，管体在原位置以500转/min旋转，喷2-3次每次涂层厚度为15-20微米，每喷一次均需烘干固化漆膜；(2).外壁喷涂用喷枪以流量为150g/min喷2-3次，每次厚度为20-25微量，每喷一次均需烘干固化漆膜；(3).烘干固化漆膜油管和套管内外壁每喷完一次即连续传入到烘干炉中，在180-200℃烘干，油管从进炉到出炉的时间60分钟，每次喷涂后烘干的漆膜呈棕褐色，光亮如镜，对于抽油杆采用油管外壁喷涂方法，同样每次喷涂后烘干固化喷漆。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的喷漆包括环氧酚醛树脂、石油树脂、聚酯树脂、粉末涂料、沥青涂料中的任一种。
4.按照权利要求1，2所述的方法，其特征在于将油管或套管依次除油、除锈、表面活化后内壁阳极镀、内壁多功能镀、外壁喷涂或者内外壁阳极镀、内外壁喷涂得到混合层。
5.按照权利要求1，2所述的方法，除锈后按常规方法除垢、校直、探伤、修理丝扣，其特征在于经试压后依次进行热处理、镀层或/和涂层防护。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)至步骤(5)所述的除油槽、除锈槽、活化槽、镀槽的结构为槽的两侧设有吊装杆、管支架，在槽内两侧和底部设有以导热油为加热载体的排管加热器，槽的尺寸为长11米、宽和高为0.8-1.4米，槽的壁厚为5-10mm。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)至步骤(5)所述的除油槽、除锈槽、活化槽、镀槽的加热系统有导热油加热锅炉，输导热油泵与导热油加热锅炉和槽内加热排管即加热器相连，导热油加热锅炉顶部用管线与油气分离器连接，油气分离器另一端通过管线与加热器相连，在输导热油泵与排管加热器相连的管线上设置有膨胀加油池，在油气分离器与排管加热器相连的管线上设有温度计，此外，在连接的管线上还设有进油阀、出油阀，所述的加热排管为φ76×3的20号钢管，间距100mm，长10.5m，在槽的侧壁和底部均布。
8.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述的烘干固化漆膜用的烘干炉具有上炉膛，上炉体加热排管及其吊挂架，上炉体具有保温层，下炉体加热排管，传送待烘的杆、管且经过上、下炉体加热排管中间的链条，控制链条运行速度并与电机相连的减速器，减速器由传动链条与传动链轮相连，此外还有上炉体加热排管进导热油阀和出油阀、下炉体加热排管进油阀以及出油阀。
全文摘要
本发明是油田专用抽油杆、油管、套管的防护方法，其特点是将杆管经除油、除锈、表面活化、阳极镀、多功能镀或者经除油、除锈、内壁喷涂、外壁喷烘干固化漆膜等工艺步骤制得多防护层的抽油杆、油管、套管。经本发明的方法处理后的杆、管，由于具有阳极镀层，多功能镀层或涂层，提高了杆管的防腐、防垢、耐磨等性能，而且本发明的方法还适用于旧的杆、管的修复，使其重新下井使用。此外本发明的方法很灵活，可以内层镀、外层涂或内外镀、内外涂，根据用户要求加工成防垢层、防蜡层、防腐层或其它功能层。
文档编号B05D7/14GK1465743SQ0212126
公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月12日 优先权日2002年6月12日
发明者付建影, 马长虹 申请人:付建影, 马长虹