[发明专利]一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆及其制造工艺

说明书

本发明公开了一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆及其制造工艺，一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆，包括铝合金钻杆管体，所述铝合金钻杆管体的内表面和外表面分别涂覆有耐冲蚀材料层，所述耐冲蚀材料层为含钨、磷和硅的镍基合金；按质量分数计，所述耐冲蚀材料层中钨含量为4％～8％、磷含量为6％～10％、硅含量为7％～10％、其余为镍。本发明能够有效提高钻杆管体表面的耐冲蚀性能，降低钻杆冲蚀损伤风险，提高铝合金钻杆的使用寿命。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发过程中使用的铝合金钻杆技术领域，具体涉及一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆及其制造工艺。

背景技术

在石油、天然气以及地质、地热钻井作业中，铝合金钻杆由于质量轻，强度高，弹性模量低，在超深井、大位移井以及固井、修井作业中得到广泛应用，尤其是可以显著降低钻柱重量，实现小钻机打深井的功能，显著降低生产成本。然而，铝合金钻杆由于材料硬度低，通常只有HB200左右，因此，其耐磨、耐冲蚀的能力低。在钻杆内和钻杆与井壁间的环空间，高速流动的钻井液中所含的固相颗粒，很容易对钻杆管耐体造成冲蚀或麿损。

针对铝合金钻杆的磨损问题，目前通过在钻杆接头上焊接耐磨带或钻杆管体中间加厚部分增加耐磨构件，可有效缓解铝合金钻杆外表面的磨损问题，但钻杆内壁的冲蚀和钻杆外表面冲蚀问题没有得到有效的解决。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆及其制造工艺，能够有效提高钻杆管体表面的耐冲蚀性能，降低钻杆冲蚀损伤风险，提高铝合金钻杆的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆，包括铝合金钻杆管体，所述铝合金钻杆管体的内表面和外表面分别涂覆有耐冲蚀材料层，所述耐冲蚀材料层为含钨、磷和硅的镍基合金；

按质量分数计，所述耐冲蚀材料层中钨含量为4％～8％、磷含量为6％～10％、硅含量为7％～10％、其余为镍。

进一步地，所述耐冲蚀材料层的厚度为40um～80um。

进一步地，所述耐冲蚀材料层的硬度大于HV_0.1700。

进一步地，所述耐冲蚀材料层与所述铝合金钻杆管体的内表面和外表面之间的结合强度大于300MPa。

进一步地，所述耐冲蚀材料层采用落砂法的冲蚀磨损率大于10L/um。

进一步地，所述铝合金钻杆管体的一端连接有第一钻杆接头，另一端连接有第二钻杆接头，所述第一钻杆接头为外螺纹接头，所述第二钻杆接头为内螺纹接头。

一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆的制造工艺，采用电镀的方式将所述耐冲蚀材料层复合在所述铝合金钻杆管体的内表面和外表面。

进一步地，所述耐冲蚀材料层的电镀温度为70～90℃。

进一步地，所述铝合金钻杆管体的内表面和外表面电镀所述耐冲蚀材料层后，整体加热到220℃～250℃，保温2h。

进一步地，所述铝合金钻杆管体的内表面和外表面电镀所述耐冲蚀材料层后，将所述铝合金钻杆管体的一端与所述第一钻杆接头连接，另一端与所述第二钻杆接头连接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种耐冲蚀的复合铝合金钻杆，通过在铝合金钻杆管体的内表面和外表面进行表面处理，在铝合金钻杆管体的内表面和外表面分别涂覆形成一层具有一定厚度和硬度的致密的含钨、磷和硅的镍基合金耐冲蚀材料层，耐冲蚀材料层中钨含量为4％～8％、磷含量为6％～10％、硅含量为7％～10％、其余为镍，能够有效提高铝合金钻杆在使用过程中的耐冲蚀性能，提高铝合金钻杆的安全可靠性和使用寿命。