專利名稱：抽油桿用鋼絲繩生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼絲繩，尤其是涉及一種石油行業(yè)有桿泵抽油法的抽 油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，屬金屬制品技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景有桿泵抽油法是當前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的機械采油技術(shù)。它簡單、方便、適應(yīng)性強。目前，85%以上的機械采油井都是采用常規(guī)的三抽(抽油 機、抽油桿和抽油泵)技術(shù)采油。抽油桿是抽油設(shè)備的重要部件，它將抽油機的運動和能量傳遞給井下 抽油泵，抽油桿的疲勞強度和使用壽命決定和影響了整套抽油設(shè)備的最大 下泵深度和排量。目前，抽油機使用的抽油桿主要是由多根低碳合金圓鋼 抽油桿首尾相接而成，各根抽油桿之間通過接箍相連。由于抽油桿在抽油 過程中，往往受到多種載荷作用以及磨損和腐蝕，其接箍在長期承受交變、 沖擊和振動載荷的條件下，往往易發(fā)生脫扣，甚至斷裂，抽油桿本身也易 產(chǎn)生彎曲疲勞折斷；此外，接箍的多級"活塞效應(yīng)"會產(chǎn)生較大的摩擦阻 力，它與油管的磨損也較嚴重，使它成為有桿抽油系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。 據(jù)統(tǒng)計，我國由于抽油桿失效引起的油井事故約占抽油井事故總數(shù)的60 70%,在一定程度上制約了這種采油方式的進一步發(fā)展和擴大應(yīng)用。
隨著生產(chǎn)的發(fā)展，普通低碳合金圓鋼抽油桿在使用中遇到以下一些困難1、 適應(yīng)不了深井采油、大泵強采需要目前主要油田己進入中、后期開采，泵掛逐漸加深，井液含水量不斷 上升，為提高產(chǎn)量，需采用大泵強采，在這種情況下，普通抽油桿由于強 度不夠，己適應(yīng)不了油井開采需要。2、 適應(yīng)不了斜井開采的需要很多油井都有一定的斜度，且隨著井深增加斜度增大。近年來，由于 鉆井技術(shù)的發(fā)展，斜直井和定向井不斷增多，利用普通抽油桿開采這些油 井，由于接箍與油管的摩擦，會造成接箍與油管的嚴重破壞，并且由于彎 曲抽油桿的工作應(yīng)力增大，致使抽油桿斷裂頻繁。顯然，普通抽油桿己適 應(yīng)不了這些油井的開采需要。3、 適應(yīng)不了高粘度油井開采需要原油粘度高，使抽油桿的工作載荷增大，造成抽油桿斷裂頻率增高， 普通抽油桿由于強度不夠，應(yīng)而適應(yīng)不了這些油井的開采需要。4、 適應(yīng)不了高腐蝕性油井開采需要油井含有強腐蝕介質(zhì)，它們主要是水、硫化氫、二氧化碳和氯化物等， 由于他們的強烈腐蝕作用，致使抽油桿經(jīng)常發(fā)生早期腐蝕破壞，普通抽油 桿的抗腐蝕能力低，適應(yīng)不了這些油井的開采需要。5、 適應(yīng)不了嚴重結(jié)蠟油井的開采需要由于油井結(jié)蠟使抽油桿工作載荷增大，造成抽油桿斷裂頻繁，而普通
抽油桿由于強度不夠，且不具備清蠟功能。綜上，有必要研究開發(fā)一種新型的抽油桿，以很好的解決上述問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種強度高、與油管的摩擦低、 抗腐蝕能力強、能替代低碳合金圓鋼的抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種抽油桿用鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在油田 的開采已進入到中后期，油層的深度都在2000米以下，抽油桿鋼絲繩在使用中對鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)能力要求較高，所以我們選用多股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩作為抽油桿鋼絲繩的主體結(jié)構(gòu)，如4V39S、 4V48S、 18*7、 18*19S/W、 34*7、 35W*7等；主體結(jié)構(gòu)鋼絲表面鍍鋅構(gòu)成鍍鋅鋼絲繩，因為抽油桿鋼絲繩將來會直 接和石油進行接觸，而石油又帶有弱酸性，故腐蝕失效將會是鋼絲繩的一 個重要的失效形式。所以我們采用鋼絲鍍鋅的表面狀態(tài)，以增強鋼絲繩的 抗腐蝕能力，提高鋼絲繩的使用壽命；普通鋼絲繩有較高的伸長率，為1%左右。我們知道，油層的深度會很 大，可達2000米以上，在如此高的伸長率作用下，整根繩子將會產(chǎn)生很大 的伸長量，而上部抽油機懸點的運動量程是一定的，因此，將會導(dǎo)致底部 抽油泵的有效行程由于鋼絲繩的伸長而導(dǎo)致減少，進而嚴重影響石油的產(chǎn) 量，降低了抽油機的泵效。為提高泵效，該鋼絲繩應(yīng)具有較低的結(jié)構(gòu)伸長 率，所以需要經(jīng)過預(yù)張拉工序；經(jīng)預(yù)張拉后的鍍鋅鋼絲繩在表面涂覆一層高分子聚合物，如PP、 PE、PA、 PU、 TPU、 PVC等，抽油桿鋼絲繩在工作的時候，將會經(jīng)常和輸油管 壁產(chǎn)生摩擦；石油帶有弱酸性，單純的鋅層保護不能起到很好的防腐作用， 因此我們在外表面上涂覆上一層高分子聚合物。高分子聚合物有高的耐磨、 耐水、耐油性能，而且強度高，制品的承載能力、抗沖擊性及減震性能突 出。同時表層有了涂層以后還可以適應(yīng)結(jié)蠟油井的使用。結(jié)蠟多發(fā)生在接 箍周圍，這是由于接箍周圍，區(qū)域壓力降低，且會導(dǎo)致氣體析出，使整個 區(qū)域被冷卻而結(jié)蠟。鋼絲繩抽油桿沒有接箍，而且表面有涂覆了一層高分 子聚合物涂層，更利于除蠟。本發(fā)明抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，所述工藝主要包括以下步驟步驟一、鋼絲繩主體結(jié)構(gòu)的選擇采用不旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)作為鋼絲繩的主體結(jié)構(gòu)，4V39S、 4V48S、 18*7、 18*19S/W、 34*7、 35W承7等；步驟二、鋼絲表面狀態(tài)的選擇 采用鋼絲鍍鋅的表面狀態(tài)；步驟三、通過拉絲、捻股、合繩工藝，得到一條表面平整、捻制均勻、 應(yīng)力消除良好的鋼絲繩； 步驟四、預(yù)張拉工藝對鋼絲繩采用預(yù)張拉技術(shù)，取破斷拉力的50%±5%作為預(yù)張拉的載 荷，在靜態(tài)載荷下保持120分鐘士10分鐘，然后緩慢、均勻地釋放載荷。 由此得到的鋼絲繩有較低的伸長率，為0.10°/。左右； 步驟五、鋼絲繩表面涂覆
在由步驟四得到的鋼絲繩的外表面上涂覆上一層均勻的高分子聚合物，如PP、 PE、 PA、 PU、 TPU、 PVC等。與傳統(tǒng)鋼絲繩相比，本發(fā)明具體以下特點1、 鍍鋅+涂層的防護組合，使鋼絲繩的防腐能力比傳統(tǒng)的單純鍍鋅方 式有很大的提高。2、 通過預(yù)張拉工藝很好地解決了鋼絲繩伸長率過大的問題，使抽油機 的工作效率得到了保證。3、 鋼絲繩表面有效的涂層保護，使鋼絲繩抽油桿的耐磨、耐腐蝕性能有了很大的提高，同時更加有利于除蠟。4、 當鋼絲繩受到5 10%破斷載荷時，鋼絲繩的伸長率小于1.5%0。 采用本發(fā)明鋼絲繩作抽油桿，強度高、與油管的摩擦低、抗腐蝕能力強，能完全替代低碳合金圓鋼的抽油桿。
具體實施方式
抽油桿用鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)工藝如下 步驟一、抽油桿鋼絲繩主體結(jié)構(gòu)的選擇采用4V39S、 4V48S、 18*7、 18*19S/W、 34*7或35W*7作為鋼絲繩 的主體結(jié)構(gòu)。步驟二、表面狀態(tài)的選擇 采用鋼絲熱鍍鋅的表面狀態(tài)。步驟三、通過拉絲、捻股、合繩等一系列的加工工藝，我們得到一條 表面平整、捻制均勻、應(yīng)力消除良好的鋼絲繩。
步驟四、預(yù)張拉工藝對鋼絲繩采用預(yù)張拉技術(shù)，取破斷拉力的50%±5%作為預(yù)張拉的載 荷，在靜態(tài)載荷下保持120分鐘土10分鐘，然后緩慢、均勻地釋放載荷。 通過此預(yù)張拉技術(shù)，鋼絲繩的伸長率降到千分之一左右。步驟五、表面涂覆在由步驟四得到的鋼絲繩的外表面上涂覆上一層高分子聚合物一PP、 PE、 PA、 PU、 TPU或PVC。
權(quán)利要求
1、一種抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述工藝主要包括以下步驟步驟一、鋼絲繩主體結(jié)構(gòu)的選擇采用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩作為鋼絲繩的主體結(jié)構(gòu)；步驟二、鋼絲表面狀態(tài)的選擇采用鋼絲表面鍍鋅的表面狀態(tài)；步驟三、通過拉絲、捻股和合繩工藝，得到鋼絲繩；步驟四、預(yù)張拉工藝對鋼絲繩采用預(yù)張拉技術(shù)，取破斷拉力的50％±5％作為預(yù)張拉的載荷，在靜態(tài)載荷下保持120分鐘±10分鐘，然后緩慢、均勻地釋放載荷；步驟五、表面涂覆在由步驟四得到的鋼絲繩的外表面上涂覆上一層均勻的高分子聚合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，其特征在 于當鋼絲繩受到5 10%破斷載荷時，鋼絲繩的伸長率小于1.5%0。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，其特 征在于:所述不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩為4V39S、 4V48S、 18*7、 18*19S/W、 34*7或 35W*7。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，其特 征在于所述高分子聚合物為PP、 PE、 PA、 PU、 TPU或PVC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抽油桿用鋼絲繩的生產(chǎn)工藝，它是采用不旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)作為鋼絲繩的主體結(jié)構(gòu)，在主體結(jié)構(gòu)鋼絲表面鍍鋅構(gòu)成鍍鋅鋼絲繩，上述鍍鋅鋼絲繩經(jīng)預(yù)張拉后在表面再涂覆上一層高分子聚合物。其工藝主要包括以下步驟采用不旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)作為鋼絲繩的主體結(jié)構(gòu)；采用鋼絲鍍鋅的表面狀態(tài)；通過拉絲、捻股、合繩工藝，得到一條鋼絲繩；對鋼絲繩采用預(yù)張拉技術(shù)，取破斷拉力的50％±5％作為預(yù)張拉的載荷，在靜態(tài)載荷下保持120分鐘±10分鐘，然后緩慢、均勻地釋放載荷；在預(yù)張拉后的鋼絲繩外表面上涂覆上一層高分子聚合物。采用本發(fā)明鋼絲繩作抽油桿，強度高、與油管的摩擦低、抗腐蝕能力強，能完全替代低碳合金圓鋼的抽油桿。
文檔編號D07B7/00GK101126209SQ200710131869
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者劉禮華, 張春雷, 葛成喜, 東 董, 磊 黃 申請人:江蘇法爾勝股份有限公司