[发明专利]一种用于含硫化氢、二氧化碳及高矿化度的油气井中的镍钨基合金镀层筛管

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于含硫化氢、二氧化碳及高矿化度的油气井中防砂过滤用的镍钨基合金镀层筛管；属于石油机械设备领域。

背景技术

防砂是出砂油气藏开采中不可缺少的环节。机械防砂是当今油田最常用的一种油井防砂方法，目前全世界约有80％的出砂油气井采用这种防砂方法。防砂筛管是机械防砂技术的核心部件之一.它对防砂的效果、成本和油井的产量等都有很大的影响。目前，油气田开发形势越来越严峻，井越来越深，硫化氢、二氧化碳的含量高，对砂岩油藏防砂要求不断提高，要求筛管有高耐磨、高耐硫化氢、二氧化碳腐蚀的性能。海上采油规模化的崛起和地热井、盐水井、深层水井的蓬勃发展，使筛管消耗需求不断增加，并且促使防砂筛管向高强度、长寿命方向发展。

筛管长期存在油气井高速含砂流体的环境下，局部冲蚀现象普遍存在，尤其是筛管的过滤介质，容易被冲蚀破坏。冲蚀破坏是导致筛管防砂失败的重要原因之一。未来的防砂筛管主要集中在高强度、低流阻、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的新式筛管，用以解决下井过程中强度不足易受损坏、下井后易被冲蚀磨损的问题，同时防止在高温环境中的应力和腐蚀破坏，保证筛管挡砂的长效性。当前应用较多的防腐筛管主要有不锈钢筛管、镍基合金钢筛管、高铬筛管等，但都受机械强度低、加工困难、成本高等原因影响，限制了其应用。

镍钨基合金本身具有高的硬度和抗高温，耐硫化氢、氯离子、二氧化碳腐蚀等性能，可以在各种材质的石油机械设备上进行电镀，提高设备的防腐、耐磨能力，延长其使用寿命。而且镍钨基合金电镀加工工艺简便，成本低，适应性强，可用于制备防腐耐磨的新型筛管。

到目前为止，关于镍钨基合金镀层筛管的研究和应用在相关文献中未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有筛管的不足，提供一种具有高耐磨、耐硫化氢、耐二氧化碳及饱和盐水腐蚀的用于含硫化氢、二氧化碳及高矿化度的油气井中防砂过滤用的镍钨基合金镀层筛管。

本发明所述筛管由基管和镍钨基合金镀层构成，筛管表面均匀分布有与外界联通的筛孔；所述镍钨基合金镀层均匀分布在基管的内外表面和筛孔内；所述镍钨基合金镀层为Ni-W-X合金镀层或Ni-W-Y合金镀层或Ni-W-X-Y合金镀层，其中X为Co和/或Fe，Y为P和/或B；所述镍钨基合金镀层中，Ni的含量为40～85wt%，W的含量为10-48wt%，镀层中各元素质量百分含量之和等于100%

所述镍钨基合金镀层中，Co的质量百分含量不高于20%,，Fe的质量百分含量不高于40%，P的质量百分含量不高于12%，B的质量百分含量不高于12%。

所述镍钨基合金镀层的硬度不低于500Hv，优选为500-900Hv；镍钨基合金镀层的厚度不低于30μm，优选为50-100μm。

所述镍钨基合金镀层的显微结构为纳米晶结构。

本发明所述的筛管中，基管选自P110石油套管、N80石油套管、抗硫石油套管中的一种，基管的具体型号由客户选择而定。

本发明所述的筛管中，与外界联通的筛孔光滑、无毛刺，其大小和类型由客户的选择而定。

本发明所述筛管是由基管镀上镍钨基合金镀层后，在180～550℃温度下经热处理制成。

本发明所述筛管的制备方法为：

将根据工况环境选取的基管加工出螺纹后，进行表面处理及活化，然后在基管的内表面和螺纹处电镀镍钨合金，取出，清洗干净后在基管上按设计的形状和尺寸打出筛孔，打完筛孔后，在基管的外表面和筛孔内电镀镍钨合金，在筛孔电镀镍钨合金时，预留与外界联通的孔道；电镀完成后，清洗干净，然后在180～550℃温度下经热处理制成成品。

本发明所制备的筛管，其内外壁表面均为镍钨基合金镀层，而且镀层均匀致密、与管体的结合力好、镀层的显微结构为纳米晶结构，可以有效保护管体，是筛管耐蚀性优异的主要原因。内外壁表面镀覆有镍钨基合金的筛管，表面形成的镍、钨的氧化膜能有效防止硫化氢腐蚀和氢离子的渗透，从而能通过硫化氢氢致开裂性能评价；能通过高温高压耐硫化氢、二氧化碳腐蚀检测；并且在加载85%、90%屈服应力条件下硫化氢应力腐蚀开裂检测结果证明，经720小时试验后，所有试样均未发生宏观断裂。