專利名稱：：一種外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及油田采氣
技術領域：
，特別涉及氣井的油管，是一種采用雙金屬復合噴涂的外防腐氣井油管。
背景技術：
：天然氣井的采出的氣液混合物中，一般都不同程度地含有酸性氣體H2S和/或C02，酸性氣體溶于產出水。在高溫、高壓、多相流沖刷情況下，特別是在高含cr、高礦化度水中，氣井油管易發生點蝕等局部腐蝕。為了確保氣井安全，最可靠的是選用耐蝕合金制作氣井油管。針對同時含C02、Cr和H2S的腐蝕環境，傳統的13Cr不銹鋼也不適用，必須選用22Cr以上的高級不銹鋼，但這種耐蝕合金鋼價格昂貴，對于大部分低產低效井不適應。目前，國內氣井管材一般選用普通碳鋼(含硫氣井選擇抗硫管材)加緩蝕劑的防腐措施，但緩蝕劑對應用條件的選擇性很高，針對性強，當環境(如溫度、壓力、產水量和流速等)改變時，所采用的緩蝕劑及其加注制度需要重新評價和調整，如不及時調整，往往達不到預定的防腐效果，并且采用加注緩蝕劑的防腐措施長期運行成本較高。針對油管腐蝕，常規的外加電流陰極保護不能實現防腐目的；犧牲陽極的陰極保護技術受到井深和井筒溫度較高的限制，在氣井油管上也不能應用。常規的有機外涂層在同時含C02、Cl—和H2S的腐蝕環境中的機械性能和耐蝕性能不穩定，而且有機涂層在施工、儲放、運輸和下井過程中容易出現涂層局部針孔、脫落和破損，影響整體的防腐效果，而且會形成小陽極大陰極的微觀腐蝕電池，反而加快管體的腐蝕。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管，滿足低產高腐蝕氣井油管的外防腐要求，能實現氣井油管在同時含C02、H2S和高礦化度水體系的腐蝕，延長氣井管柱的壽命。本實用新型的技術思路從低成本防腐角度出發，不改變在用管材的材質，通過表面處理，不影響機械性能和力學性能的前提下提高耐蝕性，以較低的防腐成本延長管柱使用壽命，獲得較大的經濟效益。根據噴涂層金屬與金屬基體之間的電位關系，金屬噴涂層可分為陰極噴涂層和陽極噴涂層。陰極噴涂層的電位比主體金屬電位正，如在鐵上的錫、鎳、鉻等噴涂層。如果噴涂層有孔和裂紋，則露出的主體金屬與噴涂層形成小陽極大陰極的腐蝕電池，使主體金屬受到嚴重的局部腐蝕，故陰極噴涂層只有當其足夠完整時，才能可靠地用來防腐。陽極噴涂層的電位與主體金屬電位負，如在鐵上的噴涂鋁或鋅。在腐蝕介質中噴涂層為陽極，主體金屬為陰極，在管體發生腐蝕時，噴涂層金屬優先溶解而使主體金屬得到保護。綜合考慮陰極型金屬涂層和陽極型金屬涂層的特性及適用范圍，設計合理的復合涂層結構，底層采用陰極型不銹鋼涂層，在涂層完整的情況下，管柱在腐蝕環境中成為鈍態金屬，腐蝕速率大大降低。但是單層的不銹鋼涂層在運輸或下井作業中會出現局部損傷，在損傷點出現"小陽極大陰極"的情況，導致局部腐蝕速率大大增加。本實用新型采用的技術方案是外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管主要由油管基體、底層、面層和封孔劑層組成。其特征在于在油管基體的外表面上依次有底層、面層和封孔劑層。底層是不銹鋼金屬噴涂層，面層是鋁合金噴涂層。底層的不銹鋼金屬噴涂層厚度在100-150lim之間；面層的鋁合金噴涂層厚度在100-150um之間；封孔劑層的厚度在100um之間。底層2選用馬氏體或奧氏體不銹鋼系列材料噴涂。面層3選用鋁合金犧牲陽極，各成分含量按重量百分比為Zn:2.54.50/。、in:o.0180.05o/o、Cd:0.0050.02%、Si<0.01%、Fe<0.15%和01<0.55%，其余為A1。市場有產品銷售。封孔劑選用的是環氧樹脂封孔劑。市場有產品銷售。采用復合金屬防腐結構，面層采用陽極型鋁噴涂層，利用鋁的犧牲陽極特性，在局部損傷處形成"大陽極小陰極"的腐蝕原電池結構，延長油管使用壽命。本實用新型的效果(1)防腐可靠性高，在氣井油管上首次實現了不銹鋼和鋁合金金屬涂層的防腐結構，通過兩類金屬涂層的互補效應，大大提高了油管防腐可靠性，延長管柱壽命，帶來可觀的經濟效益。(2)各層結合力強，〉20MPa。(3)—次施工完成防腐，減少甚至無需后期緩蝕劑的日常加注，簡化現場工藝流程，降低成本。圖1是本實用新型結構外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管半剖面示意圖。圖中，l.油管基體，2.底層，3.面層，4.封孔劑層。具體實施方式實施例l:參閱附圖l。本實用新型外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管，由油管基體l、底層2、面層3和封孔劑層4組成。在油管基體l的外表面上依次是底層2、面層3和封孔劑層4。底層2是不銹鋼金屬噴涂層，面層3是鋁合金噴涂層。底層2的不銹鋼金屬噴涂層厚度為110um;面層3的鋁復合金屬噴涂層厚度為130um;封孔劑層4的厚度為15um。封孔劑是環氧樹脂封孔劑。本實用新型的制作工藝過程本實用新型外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管制作的工藝流程如下取普通氣井油管一根，型號為N80。(1)對油管表面處理對油管外表進行噴砂除銹或拋丸除銹，達到Sa2.5的表面處理等級；(2)進行底層2不銹鋼金屬噴涂對油管基層1表面實施不銹鋼金屬噴涂，不銹鋼采用馬氏體不銹鋼Cr13系列或奧氏體不銹鋼系列，噴涂工藝參數見表l。表1不銹鋼金屬噴涂參數<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(3)底層2不銹鋼金屬噴涂層檢査對噴涂后的油管表面逐根檢查，測量其涂層厚度，確保涂層厚度在100-150um。(4)進行面層3鋁合金金屬噴涂在底層2不銹鋼金屬噴涂層上噴涂鋁復合金屬噴涂層。鋁合金噴涂層即面層3的鋁合金材質化學元素、雜質含量控制按GB/T4948-2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極》規范執行，化學分析按GB/T4949-1985《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極化學分析方法》執行。表2鋁合金金屬噴涂參數<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>(5)面層3金屬噴涂層檢査對噴涂后的鋁復合金屬噴涂層逐根檢査，測量其涂層厚度，確保涂層總厚度在100-150um。(6)復合金屬噴涂后涂刷封孔劑層4:在面層3上有孔隙是不可避免的，孔隙會大大降低金屬涂層的耐蝕性。在金屬涂層表面涂刷滲透性高、性能穩定的涂層可提高金屬涂層的耐蝕性，針對氣井高溫高壓，惡劣的腐蝕環境，封孔劑層4選用環氧樹脂類封孔劑。使用方法(1)吊裝采用采用V4〃鋼絲繩，穿高壓膠管制作的專用吊帶進行吊裝。(2)下井補口每根外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管上扣下井時，要用水下固化修補劑修補大鉗咬傷處，TDK-01修補劑由甲、乙組份混合攪拌，當油管緊扣完成后，用棉紗擦凈表面，再將修補劑刷在大鉗咬傷的母扣、接箍和管體處，在井上操作時只需45秒到l分鐘的時間就可實現。目前，普通氣井油管型號為N80或80S，管材的壽命<5年。假定氣井油管長度為3000m，油管尺寸為d)73.02X5.51mm，Al合金噴涂厚度為100um，噴涂A1的體積為jiRXLXS=jiX73.02X10_3X3000X0.1X10—3二0.069m3Al的質量為0.069X2.7X103=186.3Kg。在以C02腐蝕為主的腐蝕環境下，氣井中部腐蝕最嚴重，對應的溫度在6(TC附近，Al合金的電容量隨著溫度的升高而降低，理論電容量為2550A.h/Kg，在2(TC時實測電容量為2100Ah/Kg，在60。C時的實際電容量為900Ah/Kg，以腐蝕最嚴重的井段對用的溫度計算，噴涂A1產生的電容量為186.3X900=167670Ah二19.14Aa*73.02X5.51腿油管基體的面積為JiRXL=:nX73.02X10—3X3000=690m2，底層不銹鋼局部破損率以2%估算，破損面積為690m2X2%=13.8m2。保護電流密度取100mA/m2，外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管壽命應為19.14=13.87a，在同時含C02、H2S和高Cr環境下，目前普通13.8x0.1N80或80S管材的壽命〈5年，通過本技術，可在較大程度上延長管柱壽命，帶來可觀的經濟效益。權利要求1、一種外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管，主要由油管基體(1)、底層(2)、面層(3)和封孔劑層(4)組成，其特征在于在油管基體(1)的外表面上依次有底層(2)、面層(3)和封孔劑層(4)，底層(2)是不銹鋼金屬噴涂層，面層(3)是鋁合金噴涂層，底層(2)的不銹鋼金屬噴涂層厚度在100-150μm之間；面層(3)的鋁合金噴涂層厚度在100-150μm之間；封孔劑層(4)的厚度在10～id="icf0001"file="Y2008200803130002C1.tif"wi="4"he="5"top="77"left="98"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>μm之間。專利摘要外壁雙金屬噴涂防腐的氣井油管，應用于油田氣井油管外防腐。主要由油管基體、底層、面層和封孔劑層組成。在油管基體的外表面上依次是底層、面層和封孔劑層。底層是不銹鋼金屬噴涂層，面層是鋁合金噴涂層。底層的不銹鋼金屬噴涂層厚度在100-150μm之間；面層的鋁合金噴涂層厚度在100-150μm之間；封孔劑層的厚度在10～50μm之間。效果是雙金屬噴涂結合力強，底層采用不銹鋼涂層，降低腐蝕速率。面層采用鋁合金涂層，利用鋁的犧牲陽極特性，在底層不銹鋼涂層局部損傷處形成“大陽極小陰極”的腐蝕原電池結構，延長油管使用壽命。文檔編號B32B1/08GK201187256SQ20082008031公開日2009年1月28日申請日期2008年4月30日優先權日2008年4月30日發明者何治武,寧劉,毅姜,李明星,李瓊瑋,楊全安,俊董申請人:中國石油天然氣股份有限公司