一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法技术

本发明专利技术属于油管短节技术领域，尤其涉及一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法。油管短节包括油管短节管体、油管接箍、第一耐磨耐冲蚀涂层、第二耐磨耐冲蚀涂层、第一预制板手卡口和第二预制板手卡口；耐磨耐冲蚀涂层采用超高速激光熔覆技术制备，熔覆于油管短节管体外壁和油管接箍外壁；耐磨耐冲蚀涂层合金粉末由铁基合金粉末和耐磨填料组成，耐磨填料以TiN粉末、MgO粉末和磁性炭黑粉末为原料，采用球磨的方式将TiN粉末和MgO粉末混合均匀制备得到TiN

【技术实现步骤摘要】
一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油管短节
，具体为一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法。

技术介绍

[0002]油井生产到一定阶段后，产能和渗透率降低，为了增强排油能力，提高油井产量，通常采用水力喷射压裂工艺人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加。高速砂液在压裂和回流过程中，会对水力喷枪到下封隔器之间的管段造成严重的冲蚀，当管柱起出井外时，发现这部份管段及封隔器已被砂液刺出不同深度的沟槽，个别井上发现封隔器和管柱已刺穿。其造成的结果达不到分层压裂的工艺要求，管柱严重受损，有将其拉断、掉入井内造成工具落井的事故风险。
[0003]油管短节是下井管柱的主要组成部分，油管短节的更换频率关系到压裂过程的持续性和压裂段数，而油管短节的耐磨耐冲蚀性能则直接决定了油管短节的更换周期。目前市面上尚无能够有效提高油管短节耐磨耐冲蚀性能的方法，而对于传统的表面强化手段，电镀因为其高污染性已被逐步取代，热喷涂的高成本和低结合强度也不适用，传统的激光熔覆因为其较大的热输入量极易导致油管短节管体的弯曲变形和油管接箍内外螺纹的变形失配。针对油管短节在耐磨耐冲蚀性能方面日益迫切的需求，急需开发一种有效提高油管短节耐磨耐冲蚀性能的方法。
[0004]申请号为202010391281.3的中国专利公开了一种钛合金油管短节表面处理方法，从钛合金油管管坯上截取所需长度的短节，并将管端加工成螺纹接头形式；对钛合金油管短节依次进行整体喷砂处理、清洗、脱脂处理；采用HF+HNO3溶液对钛合金油管短节进行酸洗，酸洗后对钛合金油管短节进行清洗；酸洗后，将钛合金油管短节放入微弧氧化混合电解液中，采用直流脉冲电流对钛合金油管短节进行内外表面微弧氧化处理；最后对钛合金油管短节进行超声波清洗、烘干、喷码、打包及入库。在钛合金油管短节表面形成致密的微弧氧化陶瓷涂层，不仅提高短节耐腐蚀性和耐磨性，而且避免钛合金与异种金属间的电偶腐蚀，提高钛合金油管井下服役安全性。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法。采用超高速激光熔覆技术制备了第一耐磨耐冲蚀涂层和第二耐磨耐冲蚀涂层，用于解决油管短节在油田压裂过程中易被冲蚀受损失效的问题，涂层制备过程热输入量小，油管短节管体不易弯曲变形，油管接箍内外螺纹不易变形失配，油管短节耐磨耐冲蚀性能得到明显提高。
[0006]本专利技术解决上述问题的技术方案如下：
[0007]一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法，所述油管短节包括油管短节管体、油管接箍、第一耐磨耐冲蚀涂层、第二耐磨耐冲蚀涂层、第一预置扳手卡口和第
二预置扳手卡口；
[0008]所述第一耐磨耐冲蚀涂层和第二耐磨耐冲蚀涂层采用超高速激光熔覆技术制备，所述第一耐磨耐冲蚀涂层和第二耐磨耐冲蚀涂层采用的超高速激光熔覆粉末由铁基合金粉末和耐磨填料组成，其配比为85
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90％的铁基合金粉末，10
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15％的耐磨填料；
[0009]所述耐磨填料为TiN
‑
MgO
‑
磁性炭黑复合粉末。
[0010]进一步地，所述耐磨填料的制备方法为：
[0011]S1、将炭黑粉末与混合强酸混合，酸氧化处理后，用去离子水稀释，经抽滤、干燥、研磨后得到氧化的炭黑粉末；将其沉浸于去离子水中，在氮气保护下，加入FeCl3·
6H2O和FeSO4·
7H2O，在搅拌状态下，缓慢滴加NaOH，调节溶液pH，加热反应后用乙醇和去离子水洗涤，经分离、干燥后得到磁性炭黑粉末；
[0012]S2、将TiN粉末、MgO粉末和硬脂酸混合后进行球磨，并在球磨罐中通入惰性气体进行保护，球磨完成后，将球磨得到的混合粉末进行烧结，得到TiN
‑
MgO复合粉末；
[0013]S3、将磁性炭黑粉末和TiN
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MgO复合粉末混合后，再次球磨，并在球磨罐中通入惰性气体进行保护，球磨完成后得到TiN
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MgO
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磁性炭黑复合粉末。
[0014]本专利技术具有如下有益效果：
[0015]第一耐磨耐冲蚀涂层和第二耐磨耐冲蚀涂层采用超高速激光熔覆技术制备，超高速激光熔覆技术具有热输入小、稀释率低、熔覆效率高的特点，能够有效减少涂层制备过程中油管短节管体和油管接箍的热输入量，减小油管短节管体和油管接箍受热弯曲变形，保证油管短节管体和油管接箍内外螺纹紧密配合；本专利技术耐磨耐冲蚀油管短节与传统油管短节相比寿命提高4倍以上，单根油管短节最大压裂段数提高至8段/次，显著降低了压裂过程中油管短节更换的频率，极大提高了压裂效率。耐磨填料以TiN粉末、MgO粉末和磁性炭黑粉末为原料，采用球磨的方式将TiN粉末和MgO粉末混合均匀制备得到TiN
‑
MgO复合粉末，再将其与磁性炭黑粉末球磨混合，最终得到TiN
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MgO
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磁性炭黑复合粉末，有效的提高了制备涂层的耐磨耐冲蚀性能。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术的耐磨耐冲蚀油管短节的结构示意图。
[0018]附图中各部件的标记如下：1、油管接箍；2、第一耐磨耐冲蚀涂层；3、第一预置扳手卡口；4、油管短节管体；5、第二耐磨耐冲蚀涂层；6、第二预置扳手卡口。
具体实施方式
[0019]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]本专利技术中使用的炭黑粉末购买自河北墨钰化工有限公司，冶金炭黑。
[0021]实施例1
[0022]一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法，如图1所示，油管短节包括油管短节管体4、油管接箍1、第一耐磨耐冲蚀涂层2、第二耐磨耐冲蚀涂层5、第一预置扳手卡口3和第二预置扳手卡口6。
[0023]其中，第一耐磨耐冲蚀涂层2和第二耐磨耐冲蚀涂层5采用超高速激光熔覆技术制备，第一耐磨耐冲蚀涂层2和第二耐磨耐冲蚀涂层5采用的超高速激光熔覆粉末由铁基合金粉末和耐磨填料组成，其配比为85
‑
90％的铁基合金粉末，10
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15％的耐磨填料。
[0024]其中，耐磨填料TiN
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MgO
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磁性炭黑复合粉末。
[0025]其中，油管短节管体4外壁和油管接箍1外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法，其特征在于，所述油管短节包括油管短节管体(4)、油管接箍(1)、第一耐磨耐冲蚀涂层(2)、第二耐磨耐冲蚀涂层(5)、第一预置扳手卡口(3)和第二预置扳手卡口(6)；所述第一耐磨耐冲蚀涂层(2)和第二耐磨耐冲蚀涂层(5)采用超高速激光熔覆技术制备，所述第一耐磨耐冲蚀涂层(2)和第二耐磨耐冲蚀涂层(5)采用的超高速激光熔覆粉末由铁基合金粉末和耐磨填料组成，其配比为85
‑
90％的铁基合金粉末，10
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15％的耐磨填料；所述耐磨填料为TiN
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MgO
‑
磁性炭黑复合粉末。2.根据权利要求1所述的一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法，其特征在于，所述油管短节管体(4)外壁和油管接箍(1)外壁均熔覆有第一耐磨耐冲蚀涂层(2)和第二耐磨耐冲蚀涂层(5)。3.根据权利要求1所述的一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法，其特征在于，所述铁基合金粉末的化学成分及其质量百分比为：Cr：3.4～6.6％，Mo：4.2～5.9％，Si：0.5～0.7％，Co：0.8～1.4％，W：5～7.53％，V：1.4～3.2％，Mn：0.15～0.4％，余量为Fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种用于井下压裂的耐磨耐冲蚀油管短节及其制备方法，其特征在于，所述耐磨填料的制备方法为：S1、将炭黑粉末与混合强酸混合，酸氧化处理后，用去离子水稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淼辉，葛学元，杜博睿，徐一斐，范斌，田媛，
申请(专利权)人：中机新材料研究院郑州有限公司，
类型：发明
国别省市：