雙向保護接箍產(chǎn)品技術(shù)及應用

新材料技術(shù)在石油領(lǐng)域的應用——雙向保護接箍技術(shù)北京安東奧爾工程技術(shù)有限責任公司 圍繞鉆探、開發(fā)兩大領(lǐng)域;集油井管制造、檢測、防腐與銷售，油層改造，井下工具設(shè)計與制造，常規(guī)部件表面性能提升技術(shù)、表面失效部件綠色再制造技術(shù)，油氣輕烴回收與原油穩(wěn)定設(shè)計，污水處理等多項新技術(shù);擁有五個專業(yè)化子公司、兩個生產(chǎn)基地、三支油田現(xiàn)場工程服務隊、九個銷售辦事處;形成投資、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務一體化的經(jīng)營體系，業(yè)務地域遍布國內(nèi)各個油田以及一些國外著名石油公司，安東公司正逐漸成長為業(yè)內(nèi)知名的新星企業(yè)。

公司簡介一、產(chǎn)品研發(fā)背景二、油井管柱磨蝕機理三、國內(nèi)外常見的防磨蝕技術(shù)四、AOC合金粉末設(shè)計原理五、AOC合金粉末應用及效果評價

－雙向保護接箍六、產(chǎn)品資質(zhì)及獲獎情況七、AOC合金抽油光桿匯報內(nèi)容產(chǎn)品開發(fā)背景有桿泵抽油井開井數(shù)中石油約90000余口中石化約40000余口中海油約10000余口

目前，超過80%的油井需要有桿泵進行采油。在有桿泵的偏磨中，有90％的偏磨發(fā)生在接箍上。僅因此造成的作業(yè)費用、材料費用等直接損失每年據(jù)估計高達30億元人民幣。注：截至2005年4月油井管柱磨蝕機理機械磨損——由于機械因素，如井斜、抽油桿桿柱在軸向載荷等因素作用下造成彎曲，致使接箍與油管直接接觸，在接箍往復運動下產(chǎn)生磨損。砂礫的作用——原油在接箍和油管之間運動時，油中的砂礫會加劇接箍和油管的磨損?；瘜W腐蝕——產(chǎn)出液中的鹽類、Cl-、細菌、CO2、酸度、H2S、水份等因素會引起接箍和油管的腐蝕。

機械磨損和化學腐蝕同時發(fā)生（協(xié)同作用），會大大加劇接箍和油管的失效速度。國內(nèi)外常見的防磨蝕技術(shù)

鐵質(zhì)扶正器尼龍扶正器井口旋轉(zhuǎn)器

加工工藝復雜，加工質(zhì)量不能100%保證。鋼質(zhì)對油管的磨損嚴重，油管會被磨穿。扶正器本身被磨損后抽油桿接箍仍然要磨損。安裝復雜，費時費工；井下管串結(jié)構(gòu)復雜。由于加工質(zhì)量和磨損的原因，經(jīng)常出現(xiàn)珠、輪掉入井下的現(xiàn)象，造成井下事故。

增加了扶正器與油管的摩阻，抽油機負荷加大，地面電耗增加。耐磨性不是非常強，有效期短，不能完全避免抽油桿接箍的磨損。磨破掉入井下，抽油桿、泵被卡。結(jié)蠟后摩阻急劇增加。活塞效應增加了其它部位的偏磨程度。力學

國內(nèi)加工能力等問題，造成其性能不穩(wěn)定。增加井口高度，因而影響抽油機上下運動的沖程和地面設(shè)備的安裝。增加桿脫的幾率。國內(nèi)外常見的防磨蝕技術(shù)國內(nèi)外常見的防磨蝕技術(shù)在活塞以上部位下加重桿，盡量增加對活塞向下的推力和減緩抽油桿的彎曲。在抽油泵泵下部位加尾管或在泵上部位加油管錨定器，抵消彎曲作用。改變抽油井工作方式，延長沖程，降低沖次。適當采用活塞與泵襯套匹配間隙較大的二級泵抽油，以減少活塞下行阻力。在油井環(huán)套空間中加入緩蝕劑，減緩腐蝕。

力學化學

1989年，國外開始了抽油桿接箍表面處理技術(shù)的研究，經(jīng)過十幾年的實踐，該技術(shù)已在美國，加拿大，南美及獨聯(lián)體各大油田廣泛應用。技術(shù)核心是采用特殊的表面處理工藝將合金粉末噴涂在接箍表面，得到耐磨、耐蝕、低摩擦系數(shù)的涂層。國內(nèi)外常見的防磨蝕技術(shù)

國外在二十幾年前開始研究和應用多項技術(shù)解決油井偏磨問題。主要采用油管旋轉(zhuǎn)器、抽油桿旋轉(zhuǎn)器、抽油桿扶正器等方法和技術(shù)，思路聚焦在抽油桿居中或旋轉(zhuǎn)上。解決偏磨問題仍不盡人意。

材料學AOC粉末設(shè)計原理摩擦學腐蝕學材料學AOC粉末設(shè)計原理

安東新材料研究所引進國外先進的功能合金粉末基礎(chǔ)配方，經(jīng)專利技術(shù)改進和多年現(xiàn)場應用調(diào)整，形成性能獨特的AOC系列功能合金粉末，其中包括鎳基系列、鈷基系列和鐵基系列等。

AOC防腐蝕性能設(shè)計

AOC抗磨損性能設(shè)計

AOC減摩性能設(shè)計

AOC工藝性能設(shè)計AOC粉末防腐蝕性能設(shè)計粉末的重要成分是鉻和鎳，兩元素同時存在并配合重熔工藝可以得到微晶單相奧氏體，具有優(yōu)異的防腐蝕性能。由于鉻的存在，重熔后的涂層表面形成一層很薄的富集了鉻的致密鈍化膜，這層膜也具有優(yōu)異的抗氧化腐蝕性能。AOC粉末防磨損性能設(shè)計鎳和鉻組成的基體還不足以抵抗磨損。適量加入硅、硼等非金屬元素與鎳、鉻形成堅硬的硅化物和硼化物，這些硬質(zhì)點彌散在軟的鎳鉻基體上，起到彌散強化的作用，整體上提高涂層的硬度，也提高了涂層抗磨損的性能。

涂層中含具有減摩元素。減摩元素在摩擦過程中發(fā)生轉(zhuǎn)移，在涂層與油管摩擦面之間以及油管表面上形成均勻分布的片狀減磨元素，起到固體潤滑降低摩擦系數(shù)和保護油管的作用。AOC粉末減摩性能設(shè)計AOC粉末工藝性能設(shè)計元素比例和粉末的粒度將影響粉末的熔點、流動性以及涂層的光潔度、最大厚度和致密性。同時也影響涂層的抗磨損、耐腐蝕性能。工藝的優(yōu)化和設(shè)計使涂層的綜合性能達到最佳。AOC鎳基粉末系列井下工具柱塞，凡爾罩耐磨耐蝕AOC-160-20雙向保護接箍耐磨及防腐蝕AOC-160合金抽油光桿防腐蝕及耐磨AOC-140軸承減摩AOC-130采油樹防腐蝕Cr,NiAOC-115應用對象功能主要成分鎳基AOC應用--雙向保護接箍

雙向保護接箍是一種表面噴涂有AOC-160合金涂層，具有良好耐磨損、防腐蝕、減緩油管磨損性能的抽油桿接箍。根據(jù)油田現(xiàn)場實際需要，目前雙向保護抽油桿接箍具有5/8、3/4、7/8、1?等系列規(guī)格，并可根據(jù)用戶的要求進行各種異徑接箍的噴涂、加工。雙向保護作用1、具有優(yōu)異的自身保護作用

AOC涂層確保接箍在井下復雜的工況環(huán)境中保持優(yōu)良的耐腐蝕性能。涂層的成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度與油管相差很大，阻止和延遲了最初粘著磨損的發(fā)生。涂層的高硬度增強了接箍抗磨粒磨損能力。雙向保護接箍雙向保護接箍涂層涂層油管油管

2、對油管具有良好的保護作用

AOC-160涂層中特有的減摩元素(ε相)在涂層與油管摩擦過程中，以片狀形式均勻轉(zhuǎn)移到油管表面，并附著在油管表面上，形成固體潤滑，保護和減緩油管表面的磨損，同時降低了接箍和油管之間的摩擦系數(shù)，起到減摩的作用。雙向保護接箍的外觀設(shè)計

特殊的倒角設(shè)計，避免接箍端面的“刃口”結(jié)構(gòu)

倒角為14°～30°的斜面，且此斜面與外表面結(jié)合處為一半徑小于1.67mm的圓弧。

精細的拋光打磨，進一步降低對油管的摩擦損耗

表面粗糙度小于1.6μm，低于普通接箍的3.2μm的表面粗糙度，從而具有更小的摩擦系數(shù)。β接箍基體接箍涂層接箍基體接箍涂層適用范圍：雙向保護接箍的應用

普通接箍適用的采油井存在腐蝕、偏磨的采油井

尤其適用于斜井、狗腿井、定向井等井身結(jié)構(gòu)復雜，出砂、結(jié)蠟、油稠、高含水、深抽等工況環(huán)境惡劣的普通接箍磨蝕嚴重的采油井。

提供節(jié)能、環(huán)保方案大慶吉林遼河冀東長慶江蘇河南中原勝利華北大港塔里木吐哈滇黔貴江漢青海

截止到2005年3月，雙向保護接箍已廣泛應用于全國各個油田，成功接受不同復雜工況環(huán)境的考驗，普遍得到油田用戶的認可?？死斠缿糜吞飸眯Чu價（1）

截止2005年3月份，全國共4600余口井應用了雙向保護接箍，隨機抽查346口井，超過原檢泵周期仍在正常使用的有251口，未超期但仍在使用的有94口，因雙向保護接箍造成油管受損起出井1口。應用效果評價（2）

已經(jīng)有252口井，即73%的井檢泵周期得到延長，隨著時間的推移這一比例將進一步提高。在調(diào)查的346口井中，下雙向保護接箍之前因油管漏失作業(yè)的有66口，約占19%,使用后在發(fā)生作業(yè)的72口井中，因油管漏失作業(yè)的有8口，其中因普通接箍、抽油桿原因作業(yè)7口，因雙向保護原因作業(yè)1口，共占11%，整體效果對比，使用雙向保護接箍后油管漏失事故明顯下降。應用效果評價（3）

72口作業(yè)井共檢查雙向保護接箍3024只，除48只因為作業(yè)過程中損壞、23只因為井下磨損損壞外，其它2953只下井繼續(xù)使用，綜合重復利用率高達97.65%。應用效果評價（4）應用案例（1）遼河淺海公司:

2003年9月開始在海南區(qū)塊應用雙向保護接箍,截止到2005年4月底,累計應用39井次,占總開井數(shù)的59%.

平均檢泵周期延長139天，同時油管漏失、接箍斷脫、泵漏失、卡泵、井下工具故障等井下事故率大大降低。應用案例（2）華北油田留17-43、-52、-69三口井平均檢泵周期增加3.5倍。雙向保護接箍表面涂層少量磨損，經(jīng)測定磨損厚度為0.10-0.15mm；較普通接箍的耐磨性能提高12倍。油管內(nèi)壁的磨損較以前同等修井周期相比減少2.5

倍。生產(chǎn)過程中地面負荷降低5-10﹪。

應用案例（3）冀東油田

作業(yè)四區(qū)M26-25井，該井為斜井，7/8下在井下狗腿處，為便于對比，同時下的有嶄新的普通接箍,都不采取扶正器保護，作業(yè)時的磨損對比，雙向保護接箍效果十分明顯。應用案例（4）彩南油田C2105井不同種類接箍同期使用效果對比?？死斠缿冒咐?）克拉瑪依采油二廠某井不同接箍同期使用效果對比。應用案例（6）

中原油田

M123井因接箍偏磨、腐蝕極其嚴重，免修期僅65天。采用3/4"雙向保護接箍40個，保持原有工作制度，免修期延長到310多天。應用案例（7）雙向保護接箍的優(yōu)點接箍尺寸沒有變化，對下井操作沒有任何附加要求。耐磨性比普通接箍大大提高，在惡劣條件下尤其顯著。耐腐蝕性能實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。特殊的材料和外表設(shè)計有效降低、延緩了對油管的傷害。大量減少扶正器使用，降低單井負荷，節(jié)約地面電耗。簡化桿柱結(jié)構(gòu)，提高安全系數(shù)。延長單井免修期，降低修井成本，提高油井生產(chǎn)時率。不會造成偏磨點的轉(zhuǎn)移，技術(shù)管理簡化。是安全、節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品。用戶評價產(chǎn)品資質(zhì)及獲獎情況

2003年通過ISO質(zhì)量體系認證

2003年獲得生產(chǎn)許可證

2004年雙向保護抽油桿接箍獲得國家專利認可

2004年雙向保護抽油桿接箍列入《國家重點新產(chǎn)品》

抽油光桿承受交變載荷，工作在腐蝕環(huán)境中，失效原因主要有表面失效和斷裂失效。

表面失效：腐蝕：井下介質(zhì)，大氣介質(zhì)磨損：外力和機械作用，如盤根摩擦、砂礫摩擦等。

斷裂失效：疲勞斷裂。其中表面失效占光桿失效的90%以上，并且表面失效也會帶來斷裂失效隱患，給現(xiàn)場管理帶來極大的不便。光桿失效原因國內(nèi)主要光桿處理技術(shù)目前國內(nèi)光桿表面處理的主要方法和技術(shù)是化學鍍鎳磷層和電鍍鉻層，但受現(xiàn)場復雜工況環(huán)境的限制，效果不是十分理想。鍍層與基體結(jié)合不緊密，鍍層容易產(chǎn)生脫落和發(fā)生電化學腐蝕是化學鍍鎳磷和電鍍鉻產(chǎn)品最大的不足！化學鍍鎳磷層和電鍍鉻層電化學腐蝕剝落過程傳統(tǒng)處理光桿失效原因?qū)OC-140粉末噴涂在抽油光桿表面，經(jīng)過獨特工藝加熱重熔后，在光桿表面形成一層高耐蝕耐磨的合金涂層，解決了抽油光桿既要求高強度又要求防磨蝕性能的難題。重熔后的涂層與基體的結(jié)合強度為冶金級，接近基體材料的強度。

AOC合金抽油光桿及應用極強的抗電化學腐蝕能力性能化學鍍鎳磷電鍍鉻噴焊AOC－140防腐合金結(jié)合強度(Mpa)＜70＜70＞400耐蝕性良優(yōu)優(yōu)耐磨性良良優(yōu)耐磨粒磨損差良優(yōu)備注化學鍍鎳磷和電鍍鉻一旦磨粒磨損發(fā)生后，被磨損處的鍍層與基體的結(jié)合處會發(fā)生電化學腐蝕從而導致鍍層大片剝落。通過AOC－140合金粉末的噴涂和重熔處理，使抽油光桿同時具有高耐磨、高耐腐蝕性。與傳統(tǒng)金屬鍍層光桿比較AOC合金抽油光桿的力學性能

AOC合金抽油光桿是在定制光桿毛坯上噴涂AOC材料后，通過特殊的工藝對涂層及基體表層進行處理，不改變光桿整體的抗拉強度、斷面收縮率等性能指標，其力學性能與普通抽油光桿相比不變，完全達到有關(guān)行業(yè)標準。一些特殊材質(zhì)的光桿經(jīng)過處理后其力學性能還有較大幅度提高，遠遠超過有關(guān)行業(yè)標準。

AOC合金光桿的應用適用范圍：適用于普通光桿適用的任何采油井適用于存在腐蝕、偏磨