一种制造油田部件的方法，该油田部件包括基材和可时效硬化的包层材料，该方法包括：于选定的时间和选定的温度最终回火油田部件，以使基材回火并使包层材料时效硬化。一种闸板式防喷器的主体，包括穿过主体的垂直孔和穿过主体与垂直孔交叉的水平孔，其中使用包层材料选择性强化主体，并且其中通过包括于选定的时间和选定的温度最终回火的方法形成主体，以使基材回火并使包层材料时效硬化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及油气生产期间使用的油田部件和设备。具体地，本 专利技术涉及热处理油田部件的方法。
技术介绍
现有多种用于钻井和产烃的设计，包括陆上和海上钻井生产机组。海平台、张力腿平台、翼梁型平台(spar-type platform)和本领域已知的其它平 台)而改变。海上机组的控制装置的类型和位置也可改变，包括湿式水下 采油树系统，其控制装置设置在位于海底的井口的顶部；以及干式采油树 系统，其控制装置设置在平台上。油井钻探和生产期间使用的部件，无论何种位置和设计，均遭受腐蚀、 磨损和疲劳。例如，对于海上钻井和生产，所使用的部件和设备经受动态 环境，在这种环境下近地表和地下潜流可引起弯曲和/或旋转应力。在典型 的深水海上生产中，例如，立管在位于海平面的浮式平台和位于海底的井 口之间延伸。由于井口静置于海底，而立管和平台或钻机是活动的，因而 弯曲和旋转应力可导致生产部件疲劳，生产部件包括浮力装置、应力消除 接头、用于压载或张力管线的系缆环板连接件(pad-eye connections for ballast or tension line)、应力接头、防喷器(BOP)、控井组件、泥浆提升组件(mud lift module)、压舱配重(ballastweight)以及本领域已知的其它部件。这些部件(包 括平台处的连接件、立管接头和井口部件)均可能经受由于海上环境的动态 特性而引起的应力和应变。作为遭受磨损、腐蚀和疲劳的部件的另一实例，在储层油气生产过程 中常使用杆式泵。这种深井泵由游梁式抽油机(walking beam pumping unit) 机械起动，游梁式抽油机的一端连接在电源上，而另一端连接一串钢杆(例 如抽油杆)上，钢杆相互连接形成伸入井内的钻柱，钻柱的另一端连接在深 井泵上。在泵送过程中，由杆构成的钻柱进行往复运动或旋转运动，这可能引起钻柱偏转。抽油杆由于与生产油管内壁的摩擦接触而遭受磨损。尽 管流体环境起到润滑剂的作用，但抽油杆表面还是发生磨损。另外，组装 过程中使用的工具，例如用于钻柱定心的工具，可能造成杆表面的磨损。 对于产烂井，流体包含可能对杆表面具有附加的磨损作用的溶解盐类和未 溶解矿物。在发生磨损的同时，抽油杆中的金属遭受井下化学物质引起的 强腐蚀性侵蚀。这些杆在其整个使用寿命中还经受极高的循环轴向拉伸并 可能经受轴向疲劳。除了以上简要描述的动态应力、磨损应力和腐蚀应力以外，油田部件 还可能经受钻井和生产过程中遭遇的高温高压所引起的疲劳。钻井过程包 括穿透各种地下地质结构或称为"地层，，的层。有时，井筒将穿透地层压力明 显高于井筒中压力的地层。在出现这种情况时称井已"溢流"。伴随溢流出现 的压力升高通常是由地层流体(可以是液体、气体或它们的组合)流入井筒所 引起。压力较高的溢流往往从进入井筒的位置向井口蔓延(从高压区域向低 压区域)。正常的工作压力和高压溢流致使油田部件经受额外的疲劳。过去，经受疲劳负荷条件的油田部件由单一的金属合金制造。常用的 合金一般是低合金钢，对低合金钢进行热处理加工以获得适于负荷条件的 机械性能。使用高强度镍基合金制造这些部件通常就成本而言是不允许的。在很多情况下，这些油田部件可能需要满足油气田金属部件的设计标准，例如针对金属经受各种环境组合物、pH、温度和H2S分压时的性能， NACE国际组织(前身为美国腐蚀工程师协会，National Association of Corrosion Engineers)和欧洲腐蚀联合会(European Federation of Corrosion)确 立的要求。例如，对于调质状态的低合金钢，NACEMR0175将部件的最大 硬度限制为洛氏C 22或布氏237。对于大多数低合金钢，在NACE最大硬度限制下能够达到的最大屈服 强度为约80,000-90,000 psi。极少数低合金钢能够在具有任意便于使用的大 尺寸的截面厚度上实现这种屈服强度和硬度的组合。例如，当截面厚度大 于四至六英寸时，很多低合金钢在热处理时不能够通过调质在其整个截面 厚度上达到所需的机械性能。由于疲劳寿命可能受到相对材料的屈服强度作用于材料的应力量的影 响，因而当外加应力超过材料屈服强度的50%时许多材料表现出较短的疲 劳寿命。因而，如果部件用于如NACE MR0175所定义的疲劳负荷条件，则可将容许外加应力限制为50至65 ksi或以下如果在这种应力水平下发生疲劳失效，则除了通过降低作用于部件的负荷来降低外加应力以外没有其它可以采取的措施。因为在不超过NACE MR0175要求的最大硬度值的情况下不可能明显提高合金的机械强度，所以 降低外加应力是此前能够采取的唯一方案。另外，疲劳强度还取决于延展 性。由于延展性和强度是成相反关系的材料性能，因而通过提高材料强度 提供疲劳性能可能达不到预期目的。疲劳失效是材料表面或紧邻材料表面处高的拉伸应力引发的现象。因 而，采用表面改性处理，例如喷丸硬化、通过渗氮或渗碳表面硬化以及火 焰硬化或感应硬化(inducdonhardening),通过使表面保留残余压应力，来提 高材料的疲劳强度。由于部件具有压力残余负荷时裂紋比较难于引发和/或 扩展，因而表面包含残余压应力的部件不易疲劳失效。尽管这些表面改性处理可有助于减少或消除疲劳失效，但喷丸硬化和 渗氮限于表面，而渗碳以及火焰或感应硬化通常不能够改进材料性能达到 表面以下大于约0.050英寸的深度。另外，对于设备用于防酸性气体腐蚀或 海水环境而言，这些表面改性方法可能与NACE MR0175的要求不一致或 背离NACE MR0175的要求。例如，表面或近表面处产生的硬度可能超过 硫化物或氯化物应力腐蚀开裂的阈值。如上所述，油田部件的寿命还可能受到腐蚀如暴露于H2S的影响。多 年来，油田工具业(oil tool industry)的部件仅仅在环形槽、密封区和润湿表 面上进行包层覆面，来避免井筒液对基体金属的损害。例如，美国专利No. 6,737,174披露了表面被铜合金覆盖的抽油杆。在其它包层覆面方法中，施 用厚度通常为0.060至0.187英寸的耐腐蚀合金(CRA)包层，例如镍基合金 625(即铬镍铁625)，以保护基体金属免受腐蚀性侵蚀。其它CRA也可用于 这些应用，但工业上基本统一使用合金625进行石油工具设备的CRA包层。 此前，除了保证包层材料的强度等于或大于基体金属的强度以外，对包层 材料的强度未给予任何关注》期望获得使用寿命延长的油田零部件，包括经受高温、腐蚀性流体、 高应力水平和/或疲劳负荷条件(包括循环负荷条件)的部件。因而，需要在 各种极端工作条件(包括疲劳负荷条件)下具有改善的性能的油田部件。在现有技术中，闸板式和套筒式环空BOP主体以及附属设备通常制造用于高达15,000 psi的工作压力及高达250。F的温度。使用单个经粗加工和 热处理的低合金钢锻件或使用经粗加工、热处理并工艺焊接在一起的多个 低合金钢锻件制造这些BOP主体。铸件与锻件一样已经或仅仅可能用于制 造在这种工作条件下使用的闸板式BOP主体。在现有技术中，对可由F22低合金钢制造的一体式单、双或三闸板BOP 主体进行淬火和最终回火，以满足最终的材料规格要求。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造油田部件的方法，该油田部件包括基材和可时效硬化的包层材料，该方法包括： 于选定的时间和选定的温度最终回火所述油田部件，以使所述基材回火并使所述包层材料时效硬化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普A赫夫，基思普鲁登，
申请(专利权)人：海德里尔美国制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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