[发明专利]解决油井管接箍粘扣和提高其耐蚀性的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种解决油井管（套管和油管）接箍粘扣和提高其耐蚀性的可控离子渗入（PIP）的方法。 

背景技术：

在石油、天然气钻采过程中,要使用大量油井管,而每两根油井管之间就要使用一个接箍。一方面，由于油井管连接部位时常发生螺纹粘扣现象，导致油井管使用寿命缩短、甚至出现掉井事故；另一方面，油井管长期埋在井下，经受各种腐蚀性介质的腐蚀，油井中H₂S，CO₂，O₂，酸碱盐等介质对油井管的腐蚀破坏是非常严重的, 腐蚀也会造成油井管掉井事故；从而给油（气）田开采企业带来巨大的经济损失。因此,人们不断地探讨油井管接箍的粘扣和腐蚀机理,研发抗粘扣和防腐蚀措施,使安全生产尽可能达到最大化，并且生产成本不高。

目前，提高油井管接箍抗粘扣能力的方法主要有：镀铜、镀锌、镀锡、镀铬、磷酸锰和磷酸锌磷化。这些方法也提高其耐腐蚀性能，但增加的抗腐蚀性能有限，无法较好的经受各种腐蚀性介质的腐蚀，并且质量不稳定，如磷化会出现挂灰、白斑、脱膜以及黄锈等现象。镀铜是提高油井管接箍抗粘扣能力最好的方法，但是镀铜生产成本较高，并且镀铜过程中对环境造成污染。

发明内容：

本发明的目的是为了克服镀铜工艺的不足，提供一种提高赋予油井管接箍更好的综合性能。做到油井管接箍在使用过程中不粘扣，其抗粘扣能力高于API标准（美国石油协会标准）的要求，同时耐蚀性能大大提高，并且生产成本低于镀铜工艺的解决油井管接箍粘扣和提高其耐蚀性的方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明解决油井管接箍粘扣和提高其耐蚀性的方法，该方法包括以下步骤：

1）前清洗：清除油井管接箍内螺纹表面油污和外表面锈迹；前清洗主要用来清除油井管接箍内螺纹表面油污和外表面锈迹，消除在之后的可控离子渗入过程中油污和锈迹的阻渗作用，同时保证油井管接箍处理完成后表面均匀一致；

2）装卡：将油井管接箍装入工装；

3）预热：油井管接箍进入空气加热炉预热，温度300℃～450℃，时间20～40min；预热的目的是烤干接箍表面从清洗槽中带出来的水分，使接箍处理后外观更均匀一致，不产生表面缺陷，同时接箍经预热对元素的渗入有一定的催化作用；

4）氮碳离子渗入：经预热的油井管接箍进入氮碳离子渗入炉，温度550℃～660℃，时间30～120min，氮碳离子渗剂按重量百分比组成为：Na₂CO₃10%～15%、K₂CO₃10%～20%、NaCl20%～25%、CO(NH₂)₂30%～50%、K₂SO₃1%～3%、CeCO₃1%～3%、LiOH5%～10%；油井管接箍在氮碳离子渗入炉中，在活性离子分解、扩散以及吸附的过程中，在油井管接箍表面形成预期厚度的渗层，该渗层由金属元素的氮碳化合物以及氮在铁中的固溶体组成，具有抗粘扣和高耐蚀的特性；

5）离子活化：经氮碳离子渗入的油井管接箍进入离子活化炉；温度450℃～550℃，时间30～120min；离子活化渗剂按重量百分比组成为：Na₂SO₄5%～10%、Na₂CO₃10%～20%、K₂CO₃10%～20%、NaCl20%～25%、CO(NH₂)₂30%～40%、K₂SO₃1%～3%、CeCO₃1%～3%、LiOH5%～10%、KCl3%～5%；油井管接箍在离子活化炉中，吸附于接箍表面的活性离子进一步活化并向接箍基体方向扩散，再次完成扩散以及吸附过程，调整金属元素氮碳化合物的比例和增加复合渗层厚度，从而提高油井管接箍的抗粘扣和抗疲劳性能；