[发明专利]一种可预警断裂发生的合金涂层抽油光杆及其加工工艺

说明书

一种可预警断裂发生的合金涂层抽油光杆，包括基材和位于所述基材表面的镍基合金涂层，所述基材为一长直圆杆，所述基材由实心棒材段、管材段和固定端头组成，所述管材段为长1‑3米的钢质管材，所述管材段的内孔空间中装满含有色素的液体，所述实心棒材段和所述管材段之间有长10‑50毫米的焊缝，所述管材段和所述固定端头之间采用螺纹的方式连接在一起。该抽油光杆的加工对光杆基材没有限制，涂层的制备可采用喷涂‑重熔或者预粘结‑重熔的加工工艺。本发明中的合金涂层抽油光杆针对当前油田大量应用的镍基合金涂层抽油光杆发生疲劳断裂的复杂情况，采用直观显示的方式实现了断裂发生的预警，可以有效解决合金涂层抽油光杆由于断裂突然发生而导致的停产和高昂的修井作业费用等问题，有助于确保油田油井的正常运转。

技术领域

本发明涉及石油设备，更具体涉及一种抽油光杆。

背景技术

抽油光杆是油田人工举升采油最关键的部件之一，其性能的好坏直接关系着油井能否正常生产。一旦发生光杆断裂问题，将会导致油井停产和进行修井作业，由此带来的维修和停井经济损失巨大。

目前油田主要采用硬度较高的镍基合金涂层抽油光杆来解决其在采油过程中的磨损和腐蚀问题，并且已经在API 11B和SY/T 5029标准中形成了相应的产品标准。但是，疲劳断裂依旧是困扰镍基合金涂层抽油光杆失效的主要问题，特别是光杆卡子下方10公分范围内及其附近弯曲应力集中区域成为疲劳断裂的高发位置。一方面，由于合金涂层抽油光杆与光杆基体之间采用冶金结合，而涂层和基体之间存在材料上的差异导致在受力条件下变形不协调，从而引起疲劳断裂；另一方面，合金涂层硬度相对较高，在弯曲等变形条件下易于出现裂纹，而由于涂层与基体之间的冶金结合，一旦裂纹扩展进入光杆基材表层后就会快速在基体内部扩展，从而导致疲劳断裂的发生。近年来，虽然为了改善合金涂层抽油光杆的韧性和耐疲劳性能，开展了包括添加涂层增韧组分、采用梯度涂层工艺以及高疲劳性能光杆基材等方面的很多研究，使得镍基合金涂层抽油光杆的寿命得到不同程度的提高，但是对于镍基合金涂层抽油光杆在服役过程中不同受力条件和工作环境下疲劳断裂突然发生的有效预测还没有有效的办法，而光杆断裂的突然发生往往意味着油井的停产和高昂的的修井作业费用，由此带来很大的经济损失和管理难度。因此对于油田开采来说，急需开发一种行之有效的具有预警断裂发生功能的合金涂层抽油光杆。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有预警断裂发生功能的镍基合金涂层抽油光杆。

按照本发明提供的一种可预警断裂发生的合金涂层抽油光杆，其采用的主要技术方案为：包括基材和位于所述基材表面的镍基合金涂层，所述基材为一长直圆杆，所述基材由实心棒材段、管材段和固定端头组成，所述管材段位于所述实心棒材段和所述固定端头之间，所述实心棒材段的一端为镦粗端，所述镦粗端的端头上有可与抽油杆接箍连接的外螺纹，所述管材段为长1-3米的钢质管材，所述管材段的内孔空间中装满含有色素的液体，所述实心棒材段和所述管材段之间有长10-50毫米的焊缝，所述管材段和所述固定端头之间采用螺纹的方式连接在一起。

本发明提供的可预警断裂发生的合金涂层抽油光杆，还采用如下附属技术方案：

所述固定端头由基座、前置头和密封头组成，所述基座和所述前置头的内部有通孔，所述通孔可与所述管材段相通，所述通孔的直径为1-3毫米，所述前置头外圆表面有可与所述管材段内孔相连接的外螺纹，所述密封头可开启和闭合。

所述管材段的一端内孔有可与所述固定端头前置头相连接的内螺纹，所述管材段其余无内螺纹的内表面分布有沿着所述管材段横截面直径方向的微孔。

所述微孔底部距离所述管材段外圆表面的径向距离为0.5-3毫米，所述微孔的直径为0.05-0.10毫米，所述微孔在所述管材段内表面的横截面上等距离分布，所述微孔在所述管材段内表面的同一横截面上的数量至少为3个。

所述管材段的内孔空间中的含有色素的所述液体为耐低温的低粘度液体，所述液体中含有荧光粉。