油套管螺纹防粘扣的方法技术

一种油套管螺纹防粘扣的方法，涉及油套管防粘扣的表面处理技术，属于油套管螺纹连接技术领域，也属于表面处理技术领域。本发明专利技术采用手动浸式磷化工艺，实施流程为：预脱脂、脱脂、水洗、蒸馏洗、酸洗、水洗、蒸馏水洗、表调、磷化、水洗、蒸馏水洗、防锈。使用本发明专利技术所述防粘扣表面磷化处理技术处理后，油套管在使用中因螺纹磨损、粘扣而损坏的数量大大减少，能基本杜绝油套管刺扣、粘扣事故，油套管螺纹的总体损坏率大大下降，可极大减少油套管螺纹修复量，降低了生产成本，延长了油套管使用寿命，可有效控制因油套管螺纹非预期损坏引发的钻井误工和井下事故，取得显著的综合经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是油套管防粘扣的表面处理技术，属于油套管螺纹连接
， 也属于表面处理

技术介绍
当今油套管、钻杆行业普遍存在粘扣问题，一般认为有以下几个原因(1)内螺纹 锥度上偏差大；(2)螺纹公差选择不合理；(3)管端螺纹起始扣倒角存在棱边或毛刺；(4) 螺纹表面光洁度低，有锈蚀、黑皮扣存在等；(5)油套管及接箍椭圆度差；(6)螺纹表面处理 技术不好(如高钢级材料的油套管螺纹采用了锌系磷化、锌钙系磷化、镀铜等)。磷化是一种在金属表面进行的化学反应，其反应特性要求在特定的条件下进行。 首先在金属表面活性点上形成磷酸盐晶核，然后才在晶核上继续生长壮大，直至形成致密 的磷化膜。因此，金属表面晶核的多少、自由能的大小决定着磷化膜的质量，特别是当金属 经过酸洗除锈、强碱除油等前处理后，金属的表面性能遭到破坏，要获得满意的磷化效果， 必须对金属表面进行调整。在磷化工艺中，就表调工序而言，表面调整剂的结晶成分是胶体磷酸氧钛四钠 [Na4TiO(PO4)2]，其吸附在金属表面的结晶原点越多，覆盖率就越高。胶体钛主要附着在腐 蚀造成的晶间裂纹附近，表面调整时间为50s时形成网状结构，大量的结晶原点形成网状 结晶核。磷酸钛胶体水解产生具有高活性的Ti (OH)4,以物理吸附的方式附着在工件表面。 晶核的数量决定了磷化膜的细化程度，而高的覆盖率会使磷化膜更加细致紧密且连续，并 且膜重也会降低。在金属表面与磷化液接触前就形成大量的极细晶核，当金属表面与磷化 液接触时，立即开始上膜，这不仅加快了磷化速度，而且阻止了大结晶的生成，防止在金属 表面生成粗糙多孔的磷化膜，转而促进形成薄而致密的磷化膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对国内螺纹，特别是高钢级、偏梯型、特殊扣螺纹粘扣的问题， 提供一种新型。本专利技术的技术方案一种，采用手动浸式磷化工艺，其步 骤为(a)预脱脂化学脱脂，将油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中，温度70 90°C，脱脂 5 lOmin，控制游离碱度在60 90Pt ；(b)脱脂将步骤(a)处理所得油套管将油套管接箍再脱脂一次，浸没在脱脂剂溶 液中，温度70 90°C，脱脂5-lOmin，控制游离碱度60 90Pt，起到去除重油污的作用；(c)水洗将步骤(b)处理所得油套管接箍用自来水常温洗涤1 5min，可初步清 除残留在工件表面的脱脂液及杂物；(d)蒸馏水水洗将步骤(c)处理所得油套管接箍再用蒸馏水常温洗涤1 5min， 可彻底清除残留在工件表面的脱脂液及杂物；(e)酸洗将步骤(d)处理所得油套管接箍用质量浓度7%盐酸常温洗涤1 5min,以除去工件表面的氧化层及锈蚀；(f)水洗将步骤(e)处理所得油套管蒸馏水用常温洗涤1 5min，以初步清除残 留在工件表面的酸液及杂物；(g)蒸馏水水洗将步骤(f)处理所得油套管接箍再用蒸馏水常温洗涤1 5min， 以彻底清除残留在工件表面的酸液及杂物；(h)表调用胶体磷酸氧钛四钠调整步骤(g)处理所得的油套管基本的表面状态， 调节PH值7. 5 8，以改善调整工件基本的表面状态，弥补因脱脂、酸洗等带来的表面缺陷， 提供磷化所需要的结晶条件；(i)磷化将步骤(h)处理所得油套管接箍浸没在锰盐磷化剂中，温度95 99°C， 总酸度保持在55 80Pt，高钢级油套管接箍反应20 50min，低钢级油套管接箍反应10 15min ；形成的磷化膜基本成分为Mn3(PO4)2 · 3H20、(Mn, Fe)5 · H2(PO4)4 · 4H20 ；膜层致密耐 磨，膜质量范围可达1. 0 40g/mL ；所述高钢级油套管接箍选用P110、Q125、V140或防硫钢级，低钢级油套管接箍选 用H50、J55、K55、M65、N80、L80、C90 或 T95 ；(j)水洗将步骤(i)处理所得油套管接箍自来水常温洗涤1 5min，初步除去从 磷化溶液带来的、残留在磷化膜孔隙中的可溶性盐；(k)蒸馏水水洗将步骤(j)处理所得油套管接箍蒸馏水常温洗涤1 5min，彻底 除去从磷化溶液和初步清洗自来水里带来的、残留在磷化膜孔隙中的可溶性盐。(1)防锈用水性防锈油对油套管接箍进行防锈处理，使螺纹磷化层的颗粒空隙 中贮存一定量的润滑油，进一步改善螺纹表面与周围介质的接触条件，防止在自然条件下 长时间风吹日晒、灰尘附着使螺纹表面锈蚀而失去磷化效果。所用脱脂剂溶液为含有脱脂剂和表面活性剂的溶液；脱脂剂成分及浓度为 Na+2.0X104mg/L和Si032_7. 8 X 103mg/L ；表面活性剂为900mg/L的脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基 酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸脂钾盐、十四醇聚氧乙烯醚或琥珀酸单脂磺酸盐。购自上海光 华金属表面处理有限公司、上海艾希尔实业有限公司。本锰盐磷化膜层硬度、承载能力和热稳定性都较大，特别适用于油套管螺纹连接， 提高油套管接箍的耐磨性能和磨合性能，当接箍拧接到位突然中断时，磷化膜还能够吸收 一定的机械应力，防止螺纹表面损伤。当接箍表面与磷化溶液接触时，在接箍表面上的微阳 极区就会产生铁的溶解，同时也开始形成磷化膜层。在磷化膜层下的钢铁表面上也因此而 被浸蚀形成致密的、具有一定深度的小凹坑。磷化过的钢铁表面在磨合过程中，大量的磷酸 盐被挤压在凹坑内。这些被挤压在凹坑内的磷酸盐一方面可改善摩擦面的粗糙度，另一方 面凹坑内的磷酸盐又能吸附润滑剂(本行业内为螺纹脂)，保持不流失。当从非摩擦区进入 摩擦区时，摩擦面承受的正压力逐渐增大，凹坑内的液压亦随之增高，螺纹脂从凹坑内被挤 出，使摩擦面之间形成连贯的润滑油膜，可明显提高摩擦副的耐磨性。只有当钢铁表面受到 浸蚀后才能形成致密的凹坑，而凹坑又能被足够数量的磷酸盐填平时，才能起到良好的减 摩作用。本专利技术的有益效果磷化工艺优化实施后，磷化层达到了均勻、牢固、完整、无锈迹 和基体金属裸露的磷化质量要求，对磷化后的油套管接箍进行跟踪检测，磷化螺纹的整体4性能得到加强，油套管使用损坏率明显降低。使用原技术处理的油套管损坏率高，修复工作 量大，并且每年有大量因严重粘扣、在现场无法正常卸开而气割报废的油套管；而使用本发 明所述防粘扣表面磷化处理技术，油套管在现场使用后因螺纹磨损、粘扣而损坏的数量大 大减少，并能基本杜绝油套管刺扣、粘扣事故，油套管螺纹的总体损坏率将大大下降，极大 减少油套管螺纹修复量，降低了生产成本，延长了油套管使用寿命，有效控制因油套管螺纹 非预期损坏引发的钻井误工和井下事故，能取得显著的综合经济效益。附图说明图1 样品1螺纹锰盐磷化样品的四次拧接效果图。图2 样品2螺纹镀铜样品的一次拧接效果图。图3 样品3螺纹锌盐磷化样品的两次拧接效果图。具体实施例方式实施例1螺纹锰盐磷化(锰盐磷化四次拧接)使用管体88. 9X9. 19EU 28CrM0 PllOS 一根，记作样品1，接箍样品作锰盐磷化处 理。经测试，各样品的理化性能都在标准范围之内。手动浸式磷化过程为(a)预脱脂将 油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中，温度70 90°C，脱脂5 lOmin，控制游离碱度在60 90Pt ； (b)脱脂将油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中，温度70 90°C，脱脂5-lOmin，控制 游离碱度60 90Pt ；所述脱脂剂溶液为脱脂剂溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油套管螺纹防粘扣的方法，其特征在于：采用手动浸式磷化工艺，其步骤为：　　（ａ）预脱脂：将油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中，温度７０～９０℃，脱脂５～１０ｍｉｎ，控制游离碱度６０～９０Ｐｔ；　　（ｂ）脱脂：将步骤（ａ）处理所得油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中再脱脂一次，温度７０～９０℃，脱脂５～１０ｍｉｎ，控制游离碱度６０～９０Ｐｔ；预脱脂及脱脂所用脱脂剂溶液为含有脱脂剂和表面活性剂的溶液；脱脂剂成分及浓度为：Ｎａ↑［＋］２．０×１０↑［４］ｍｇ／Ｌ和ＳｉＯ↓［３］↑［２－］７．８×１０↑［３］ｍｇ／Ｌ；　　（ｃ）水洗：将步骤（ｂ）处理所得油套管接箍用自来水常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｄ）蒸馏水洗：将步骤（ｃ）处理所得油套管接箍再用蒸馏水常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｅ）酸洗：将步骤（ｄ）处理所得油套管接箍使用质量浓度７％的盐酸常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｆ）水洗：将步骤（ｅ）处理所得油套管接箍用自来水常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｇ）蒸馏水洗：将步骤（ｆ）处理所得油套管接箍在用蒸馏水常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｈ）表调：用表调剂磷酸氧钛四钠胶体溶液调整步骤（ｇ），处理所得油套管接箍基本的表面状态：胶体溶液中的磷酸氧钛四钠Ｎａ↓［４］ＴｉＯ（ＰＯ↓［４］）↓［２］的浓度为０．７９×１０↑［３］ｍｇ／Ｌ；调节ｐＨ值７．５～８；　　（ｉ）磷化：将步骤（ｈ）处理所得油套管接箍浸没在锰盐磷化剂中，采用加热导热油温控方式控制锰盐磷化液温度在９５～９９℃，总酸度保持在５５～８０Ｐｔ，高级钢油套管接箍反应２０～５０ｍｉｎ，低级钢油套管接箍反应１０～１５ｍｉｎ；所用锰盐磷化剂成分及浓度：ＰＯ↓［４］３－３２．７×１０↑［３］ｍｇ／Ｌ，ＮＯ↓［３］－５．８×１０↑［３］ｍｇ／Ｌ，Ｍｎ２＋７．１×１０↑［３］ｍｇ／Ｌ，Ｎｉ＋０．２×１０↑［３］ｍｇ／Ｌ；所述高钢级油套管接箍选用：Ｐ１１０、Ｑ１２５、Ｖ１４０或防硫钢级；低钢级油套管接箍选用：Ｈ５０、Ｊ５５、Ｋ５５、Ｍ６５、Ｎ８０、Ｌ８０、Ｃ９０或Ｔ９５；　　（ｊ）水洗：将步骤（ｉ）处理所得油套管接箍用自来水常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｋ）蒸馏水洗：将步骤（ｊ）处理所得油套管接箍再用蒸馏水常温洗涤１～５ｍｉｎ；　　（ｌ）防锈：用水性防锈油对步骤（ｋ）处理所得油套管接箍进行防锈处理。...

【技术特征摘要】
一种油套管螺纹防粘扣的方法，其特征在于采用手动浸式磷化工艺，其步骤为(a)预脱脂将油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中，温度70～90℃，脱脂5～10min，控制游离碱度60～90Pt；(b)脱脂将步骤(a)处理所得油套管接箍浸没在脱脂剂溶液中再脱脂一次，温度70～90℃，脱脂5～10min，控制游离碱度60～90Pt；预脱脂及脱脂所用脱脂剂溶液为含有脱脂剂和表面活性剂的溶液；脱脂剂成分及浓度为Na+2.0×104mg/L和SiO32 7.8×103mg/L；(c)水洗将步骤(b)处理所得油套管接箍用自来水常温洗涤1～5min；(d)蒸馏水洗将步骤(c)处理所得油套管接箍再用蒸馏水常温洗涤1～5min；(e)酸洗将步骤(d)处理所得油套管接箍使用质量浓度7％的盐酸常温洗涤1～5min；(f)水洗将步骤(e)处理所得油套管接箍用自来水常温洗涤1～5min；(g)蒸馏水洗将步骤(f)处理所得油套管接箍在用蒸馏水常温洗涤1～5min；(h)表调用表调剂磷酸氧钛四钠胶体溶液调整步骤(g)，处理所得油套管接箍基本的表面状态胶体溶液中的磷酸氧钛四钠Na4TiO(PO4)2的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶仁平，朱富林，高连新，
申请(专利权)人：无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]