4)特种杆
特种杆,适合在综合性服役或特定条件下使用,热处理工艺和用钢比较复杂。这类杆的代表钢种是SRA-1, 热处理工艺为正火+回火,NACE MR-01-75标准满足这个要求。Ni-Cr系钢容易抗失重腐蚀,而且点蚀的性能最好,但是SRA-1钢又是经过改进了的Ni-Cr系钢种,因此是很有前途的抽油杆用钢。用SRA-1钢制成的特种杆适合在酸性油井或低硫油井中抽油。
1.1.3 M5新型抽油杆用钢的基本情况
根据市场的调研发现,抽油杆用钢的需求量巨大,同时针对目前抽油杆用钢的腐蚀性能和力学性能不足的现状,宝钢特钢有限公司开发了新型抽油杆用钢M5,并已小批量供货给胜利油田高原石油装备有限责任公司等单位进行抽油杆的生产。然而,新型抽油杆在使用推广过程中存在以下两个问题:(1)新型抽油杆用钢M5的腐蚀性能和机械性能未得到系统的评价和研究,缺乏相应的评价和研究数据供用户参考,对用户的说服力不够;(2)由于新钢种的成分设计上做出了相应的调整,抽油杆设备生产企业传统的热处理工艺是否适合新型抽油杆的生产,如何最大程度地发挥材料最佳的使用性能也没有进行过系统的研究。因此,急需开发研究新型抽油杆用钢的感应热处理工艺。此外,对M5钢的组织及性能也缺乏全面的研究,变形工艺对M5钢组织及性能的影响亦没有完全掌握,对后续大生产控轧控冷的工艺的制定也受到一定的制约。
在国内钢铁产能严重过剩的大环境下,开发新钢种,避免同质化产品的生产有利于提升企业的竞争力。通过本项目的开展和实施,掌握新型抽油杆用钢的腐蚀性能及机械性能的资料,有利于用数据与用户进行沟通,加快M5钢的应用与推广,以达到迅速占领市场的目的。通过优化开发M5钢的后续热处理工艺,直接服务抽油杆装备制造企业,有利于最大程度地发挥材料的使用性能。同时,通过对M5钢变形工艺对组织及性能的影响研究,掌握M5钢的核心工艺技术,提升企业的竞争力。因此,本项目不仅有利于提高企业经济效益,也有利于我国抽油杆装备技术的提高,具有显著地经济效益和社会效益。
1.2 抽油杆用钢的腐蚀机理
1.2.1 抽油杆用钢的腐蚀环境
开采石油的过程中,抽油杆所处的环境是受二氧化碳、硫化氢、导电性钻井液和溶解氧的共同作用的所以非常容易腐蚀。抽油杆受到磨粒磨损和流体流动的作用并且处于动态的压、拉、扭、弯的环境中,而这些环境将使抽油杆腐蚀加剧而且是抽油杆非常容易产生冲刷腐蚀和腐蚀疲劳等。目前油田的开发进入了中后期阶段,但是因为井液含水量的上升,从而给予了抽油杆越来越恶劣的工作环境[3]。
抽油杆表面会因为疲劳出现一些细小的裂纹而此时裂纹中会充满很多的采出液,因此形成了电化学腐蚀。油井采出液中含有O、H、S等细菌产物和腐蚀性离子。裂纹因交变应力的作用不断的扩展,而周围液体与裂纹前沿的新鲜金属始终保持接触一次不断地腐蚀,因此很容易造成氢脆,而最终是抽油杆会断裂也是这两种共同作用下加快了裂纹的扩展所导致的。
1.2.2 抽油杆国内外防腐现状