双向保护接箍产品技术及应用

新材料技术在石油领域的应用——双向保护接箍技术北京安东奥尔工程技术有限责任公司 围绕钻探、开发两大领域;集油井管制造、检测、防腐与销售，油层改造，井下工具设计与制造，常规部件表面性能提升技术、表面失效部件绿色再制造技术，油气轻烃回收与原油稳定设计，污水处理等多项新技术;拥有五个专业化子公司、两个生产基地、三支油田现场工程服务队、九个销售办事处;形成投资、研发、生产、销售、售后服务一体化的经营体系，业务地域遍布国内各个油田以及一些国外著名石油公司，安东公司正逐渐成长为业内知名的新星企业。

公司简介一、产品研发背景二、油井管柱磨蚀机理三、国内外常见的防磨蚀技术四、AOC合金粉末设计原理五、AOC合金粉末应用及效果评价

－双向保护接箍六、产品资质及获奖情况七、AOC合金抽油光杆汇报内容产品开发背景有杆泵抽油井开井数中石油约90000余口中石化约40000余口中海油约10000余口

目前，超过80%的油井需要有杆泵进行采油。在有杆泵的偏磨中，有90％的偏磨发生在接箍上。仅因此造成的作业费用、材料费用等直接损失每年据估计高达30亿元人民币。注：截至2005年4月油井管柱磨蚀机理机械磨损——由于机械因素，如井斜、抽油杆杆柱在轴向载荷等因素作用下造成弯曲，致使接箍与油管直接接触，在接箍往复运动下产生磨损。砂砾的作用——原油在接箍和油管之间运动时，油中的砂砾会加剧接箍和油管的磨损。化学腐蚀——产出液中的盐类、Cl-、细菌、CO2、酸度、H2S、水份等因素会引起接箍和油管的腐蚀。

机械磨损和化学腐蚀同时发生（协同作用），会大大加剧接箍和油管的失效速度。国内外常见的防磨蚀技术

铁质扶正器尼龙扶正器井口旋转器

加工工艺复杂，加工质量不能100%保证。钢质对油管的磨损严重，油管会被磨穿。扶正器本身被磨损后抽油杆接箍仍然要磨损。安装复杂，费时费工；井下管串结构复杂。由于加工质量和磨损的原因，经常出现珠、轮掉入井下的现象，造成井下事故。

增加了扶正器与油管的摩阻，抽油机负荷加大，地面电耗增加。耐磨性不是非常强，有效期短，不能完全避免抽油杆接箍的磨损。磨破掉入井下，抽油杆、泵被卡。结蜡后摩阻急剧增加。活塞效应增加了其它部位的偏磨程度。力学

国内加工能力等问题，造成其性能不稳定。增加井口高度，因而影响抽油机上下运动的冲程和地面设备的安装。增加杆脱的几率。国内外常见的防磨蚀技术国内外常见的防磨蚀技术在活塞以上部位下加重杆，尽量增加对活塞向下的推力和减缓抽油杆的弯曲。在抽油泵泵下部位加尾管或在泵上部位加油管锚定器，抵消弯曲作用。改变抽油井工作方式，延长冲程，降低冲次。适当采用活塞与泵衬套匹配间隙较大的二级泵抽油，以减少活塞下行阻力。在油井环套空间中加入缓蚀剂，减缓腐蚀。

力学化学

1989年，国外开始了抽油杆接箍表面处理技术的研究，经过十几年的实践，该技术已在美国，加拿大，南美及独联体各大油田广泛应用。技术核心是采用特殊的表面处理工艺将合金粉末喷涂在接箍表面，得到耐磨、耐蚀、低摩擦系数的涂层。国内外常见的防磨蚀技术

国外在二十几年前开始研究和应用多项技术解决油井偏磨问题。主要采用油管旋转器、抽油杆旋转器、抽油杆扶正器等方法和技术，思路聚焦在抽油杆居中或旋转上。解决偏磨问题仍不尽人意。

材料学AOC粉末设计原理摩擦学腐蚀学材料学AOC粉末设计原理

安东新材料研究所引进国外先进的功能合金粉末基础配方，经专利技术改进和多年现场应用调整，形成性能独特的AOC系列功能合金粉末，其中包括镍基系列、钴基系列和铁基系列等。

AOC防腐蚀性能设计

AOC抗磨损性能设计

AOC减摩性能设计

AOC工艺性能设计AOC粉末防腐蚀性能设计粉末的重要成分是铬和镍，两元素同时存在并配合重熔工艺可以得到微晶单相奥氏体，具有优异的防腐蚀性能。由于铬的存在，重熔后的涂层表面形成一层很薄的富集了铬的致密钝化膜，这层膜也具有优异的抗氧化腐蚀性能。AOC粉末防磨损性能设计镍和铬组成的基体还不足以抵抗磨损。适量加入硅、硼等非金属元素与镍、铬形成坚硬的硅化物和硼化物，这些硬质点弥散在软的镍铬基体上，起到弥散强化的作用，整体上提高涂层的硬度，也提高了涂层抗磨损的性能。

涂层中含具有减摩元素。减摩元素在摩擦过程中发生转移，在涂层与油管摩擦面之间以及油管表面上形成均匀分布的片状减磨元素，起到固体润滑降低摩擦系数和保护油管的作用。AOC粉末减摩性能设计AOC粉末工艺性能设计元素比例和粉末的粒度将影响粉末的熔点、流动性以及涂层的光洁度、最大厚度和致密性。同时也影响涂层的抗磨损、耐腐蚀性能。工艺的优化和设计使涂层的综合性能达到最佳。AOC镍基粉末系列井下工具柱塞，凡尔罩耐磨耐蚀AOC-160-20双向保护接箍耐磨及防腐蚀AOC-160合金抽油光杆防腐蚀及耐磨AOC-140轴承减摩AOC-130采油树防腐蚀Cr,NiAOC-115应用对象功能主要成分镍基AOC应用--双向保护接箍

双向保护接箍是一种表面喷涂有AOC-160合金涂层，具有良好耐磨损、防腐蚀、减缓油管磨损性能的抽油杆接箍。根据油田现场实际需要，目前双向保护抽油杆接箍具有5/8、3/4、7/8、1˝等系列规格，并可根据用户的要求进行各种异径接箍的喷涂、加工。双向保护作用1、具有优异的自身保护作用

AOC涂层确保接箍在井下复杂的工况环境中保持优良的耐腐蚀性能。涂层的成分、组织结构、硬度与油管相差很大，阻止和延迟了最初粘着磨损的发生。涂层的高硬度增强了接箍抗磨粒磨损能力。双向保护接箍双向保护接箍涂层涂层油管油管

2、对油管具有良好的保护作用

AOC-160涂层中特有的减摩元素(ε相)在涂层与油管摩擦过程中，以片状形式均匀转移到油管表面，并附着在油管表面上，形成固体润滑，保护和减缓油管表面的磨损，同时降低了接箍和油管之间的摩擦系数，起到减摩的作用。双向保护接箍的外观设计

特殊的倒角设计，避免接箍端面的“刃口”结构

倒角为14°～30°的斜面，且此斜面与外表面结合处为一半径小于1.67mm的圆弧。

精细的抛光打磨，进一步降低对油管的摩擦损耗

表面粗糙度小于1.6μm，低于普通接箍的3.2μm的表面粗糙度，从而具有更小的摩擦系数。β接箍基体接箍涂层接箍基体接箍涂层适用范围：双向保护接箍的应用

普通接箍适用的采油井存在腐蚀、偏磨的采油井

尤其适用于斜井、狗腿井、定向井等井身结构复杂，出砂、结蜡、油稠、高含水、深抽等工况环境恶劣的普通接箍磨蚀严重的采油井。

提供节能、环保方案大庆吉林辽河冀东长庆江苏河南中原胜利华北大港塔里木吐哈滇黔贵江汉青海

截止到2005年3月，双向保护接箍已广泛应用于全国各个油田，成功接受不同复杂工况环境的考验，普遍得到油田用户的认可。克拉玛依应用油田应用效果评价（1）

截止2005年3月份，全国共4600余口井应用了双向保护接箍，随机抽查346口井，超过原检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，因双向保护接箍造成油管受损起出井1口。应用效果评价（2）

已经有252口井，即73%的井检泵周期得到延长，随着时间的推移这一比例将进一步提高。在调查的346口井中，下双向保护接箍之前因油管漏失作业的有66口，约占19%,使用后在发生作业的72口井中，因油管漏失作业的有8口，其中因普通接箍、抽油杆原因作业7口，因双向保护原因作业1口，共占11%，整体效果对比，使用双向保护接箍后油管漏失事故明显下降。应用效果评价（3）

72口作业井共检查双向保护接箍3024只，除48只因为作业过程中损坏、23只因为井下磨损损坏外，其它2953只下井继续使用，综合重复利用率高达97.65%。应用效果评价（4）应用案例（1）辽河浅海公司:

2003年9月开始在海南区块应用双向保护接箍,截止到2005年4月底,累计应用39井次,占总开井数的59%.

平均检泵周期延长139天，同时油管漏失、接箍断脱、泵漏失、卡泵、井下工具故障等井下事故率大大降低。应用案例（2）华北油田留17-43、-52、-69三口井平均检泵周期增加3.5倍。双向保护接箍表面涂层少量磨损，经测定磨损厚度为0.10-0.15mm；较普通接箍的耐磨性能提高12倍。油管内壁的磨损较以前同等修井周期相比减少2.5

倍。生产过程中地面负荷降低5-10﹪。

应用案例（3）冀东油田

作业四区M26-25井，该井为斜井，7/8下在井下狗腿处，为便于对比，同时下的有崭新的普通接箍,都不采取扶正器保护，作业时的磨损对比，双向保护接箍效果十分明显。应用案例（4）彩南油田C2105井不同种类接箍同期使用效果对比。克拉玛依应用案例（5）克拉玛依采油二厂某井不同接箍同期使用效果对比。应用案例（6）

中原油田

M123井因接箍偏磨、腐蚀极其严重，免修期仅65天。采用3/4"双向保护接箍40个，保持原有工作制度，免修期延长到310多天。应用案例（7）双向保护接箍的优点接箍尺寸没有变化，对下井操作没有任何附加要求。耐磨性比普通接箍大大提高，在恶劣条件下尤其显著。耐腐蚀性能实现质的飞跃。特殊的材料和外表设计有效降低、延缓了对油管的伤害。大量减少扶正器使用，降低单井负荷，节约地面电耗。简化杆柱结构，提高安全系数。延长单井免修期，降低修井成本，提高油井生产时率。不会造成偏磨点的转移，技术管理简化。是安全、节能、环保产品。用户评价产品资质及获奖情况

2003年通过ISO质量体系认证

2003年获得生产许可证

2004年双向保护抽油杆接箍获得国家专利认可

2004年双向保护抽油杆接箍列入《国家重点新产品》

抽油光杆承受交变载荷，工作在腐蚀环境中，失效原因主要有表面失效和断裂失效。

表面失效：腐蚀：井下介质，大气介质磨损：外力和机械作用，如盘根摩擦、砂砾摩擦等。

断裂失效：疲劳断裂。其中表面失效占光杆失效的90%以上，并且表面失效也会带来断裂失效隐患，给现场管理带来极大的不便。光杆失效原因国内主要光杆处理技术目前国内光杆表面处理的主要方法和技术是化学镀镍磷层和电镀铬层，但受现场复杂工况环境的限制，效果不是十分理想。镀层与基体结合不紧密，镀层容易产生脱落和发生电化学腐蚀是化学镀镍磷和电镀铬产品最大的不足！化学镀镍磷层和电镀铬层电化学腐蚀剥落过程传统处理光杆失效原因将AOC-140粉末喷涂在抽油光杆表面，经过独特工艺加热重熔后，在光杆表面形成一层高耐蚀耐磨的合金涂层，解决了抽油光杆既要求高强度又要求防磨蚀性能的难题。重熔后的涂层与基体的结合强度为冶金级，接近基体材料的强度。

AOC合金抽油光杆及应用极强的抗电化学腐蚀能力性能化学镀镍磷电镀铬喷焊AOC－140防腐合金结合强度(Mpa)＜70＜70＞400耐蚀性良优优耐磨性良良优耐磨粒磨损差良优备注化学镀镍磷和电镀铬一旦磨粒磨损发生后，被磨损处的镀层与基体的结合处会发生电化学腐蚀从而导致镀层大片剥落。通过AOC－140合金粉末的喷涂和重熔处理，使抽油光杆同时具有高耐磨、高耐腐蚀性。与传统金属镀层光杆比较AOC合金抽油光杆的力学性能

AOC合金抽油光杆是在定制光杆毛坯上喷涂AOC材料后，通过特殊的工艺对涂层及基体表层进行处理，不改变光杆整体的抗拉强度、断面收缩率等性能指标，其力学性能与普通抽油光杆相比不变，完全达到有关行业标准。一些特殊材质的光杆经过处理后其力学性能还有较大幅度提高，远远超过有关行业标准。

AOC合金光杆的应用适用范围：适用于普通光杆适用的任何采油井适用于存在腐蚀、偏磨