[发明专利]一种耐腐蚀抽油杆及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田采油机械中所用的抽油杆以及该抽油杆的制造方法。

背景技术

抽油杆是油田采油系统中用于连接地面抽油机和井下抽油的重要部件，是石油开采活动中重要的消耗性材料之一。在采油生产过程中，抽油杆承受的载荷包括抽油杆柱的重量、液柱重量、抽油杆柱和液体的惯性载荷、抽油杆柱在运动中的摩擦阻力、抽油杆柱的弹性引起的震动载荷及由于液体和柱塞运动不一致而引起的冲击载荷等。以上六种载荷在抽油杆上下往复运动期间是循环变化的，因此抽油杆承受的是不对称循环载荷。抽油井井液中含有盐分、二氧化碳或硫化氢等腐蚀介质，腐蚀介质的侵蚀作用会大大降低抽油杆使用寿命。因此，抽油杆失效形式常表现为疲劳断裂、腐蚀疲劳断裂。

随着油田的不断开采，现有大部分油田的开采已步入后期，井深及井液腐蚀性(CO2，H2S，NaCL等)均呈上升趋势；近年来，在全球获得的重大油田勘探发现中，有一半来自海洋，特别是深水区域；而从发展趋势看来未来的油田开发项目更将主要来自于海洋。因此，含蜡井、稠油井、深井、超深井等新的工作条件，对抽油杆的强度、韧性、耐腐蚀性、抗腐蚀疲劳等性能提出了更高的要求。

国内油田目前大量使用的抽油杆多为D级(GB/T26075-2010)，在强度和耐腐蚀性方面无法满足油田未来开发的要求。H级抽油杆虽然在抗拉强度方面比D级抽油杆有优势，但是在耐腐蚀性方面并没有提高。因此，对于需要高耐腐蚀性的特殊油井如含含H2S、CO2、Cl-等腐蚀介质的油井的开发中，目前还多是采用进口产品以满足需要。但是进口产品由于价格昂贵，不适合大范围使用。因此，找到一种成本较低、强度高、耐腐蚀性和耐疲劳性优异的抽油杆是满足我国今后油田开发需要的重要问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生产成本较低，却具有较强的耐疲劳、耐腐蚀性能的抽油杆，该抽油杆可以更好的应用于含H₂S、CO₂、Cl^-等腐蚀介质的油井。

本发明还要解决的技术问题是提供一种用于制造上述抽油杆的方法。

本发明一种耐腐蚀抽油杆，包括杆体；以质量百分比计，所述杆体的材料成分为：C 0.15％～0.25％；Cr 0.5％～1.0％；Mo 0.1％～0.2％；Si 1.0％～1.5％；Mn 1.5％～2.5％；Cu 0.05％～0.2％；Ti 0.05％～0.15％；Nb 0.2％～0.4％；稀土0.1％～0.15％；余量为Fe，所述稀土为La和Ce的混合物。

本发明一种制造上述耐腐蚀抽油杆的方法，包括如下步骤：

a冶炼，将各原料放入电炉中冶炼，调整各合金元素成分，使合金元素的质量分数达到C 0.15％～0.25％；Cr 0.5％～1.0％；Mo 0.1％～0.2％；Si 1.0％～1.5％；Mn 1.5％～2.5％；Cu 0.05％～0.2％；Ti 0.05％～0.15％；Nb 0.2％～0.4％；稀土0.1％～0.15％；余量为Fe。

b浇注，将上述冶炼而成的浇注液注入钢锭模，制得钢锭；

c轧制，将上述浇注而成的钢锭经过Φ650X1和Φ650X3的轧机轧制成65mmX65mm2的方胚；然后将上述轧制而成的方胚通过Φ400X1和Φ250X5连轧机轧制成圆钢并定尺剪切，制得抽油杆粗胚，其中控轧控冷加热温度为1090℃，终轧温度为900℃，冷却速度为3℃/s直至空冷到室温；

d热处理，首先将上述轧制而成的抽油杆粗胚进行淬火处理，其中淬火温度830℃～850℃，保温1小时；然后将经淬火处理的抽油杆粗胚作回火处理，回火温度370℃～410℃，保温2小时；最后将经回火处理的抽油杆粗胚放在空气中自然冷却。至此权利要求1所述的一种耐腐蚀抽油杆制造完成。

本发明一种制造上述耐腐蚀抽油杆的方法，其中所述浇注步骤制得的钢锭重量为560kg。

本发明一种制造上述耐腐蚀抽油杆的方法，其中所述轧制步骤轧制而成的圆钢尺寸为Φ28mm，剪切而得的抽油杆粗胚长度为7m。

本发明一种耐腐蚀抽油杆与现有技术不同之处在于本发明一种耐腐蚀抽油杆通过引入稀有元素以及合理的合金元素配比，即实现了抽油杆的耐腐蚀性能和抗疲劳性能得到大幅提升的目的。相较于常规采用的，通过提高贵金属元素Mo、Ni的含量来增强抽油杆耐腐蚀性能的做法，本发明一种耐腐蚀抽油杆的生产成本更低；对油田而言，使用本发明一种耐腐蚀抽油杆的产出投入比更高。