硬质涂层膨胀锥减摩耐磨性能.pdf
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- 硬质 涂层 膨胀 锥减摩 耐磨 性能
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石油勘探与开发
2016年4月
PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT
Vol.43No.2297
文章编号:10000747(2016)02-0297-06DOI:10.11698/PED.2016.02.18
硬质凃层膨胀锥臧摩耐磨性能
魏松波',裴晓含,石白茹1,邵天敏2,李涛,李益良,谢意
(1.中国石油勘探开发研究院;2.清华大学)
基金项目:中国石油集团公司科学研究与技术开发项目(2011B-1706,2014B-1706)
摘要:为降低膨胀锥/膨胀管间摩擦阻力,提高膨胀锥耐磨损性能,制备了硬质涂层膨胀锥,研究了硬质涂层膨胀锥
的性能,并对其进行了现场应用。采用超音速火焰喷凃技术在合金钢膨胀雠表面制备了碳化物硬质涂层,使膨胀锥
表面硬度提高了近60%。黁擦磨损实验结果表明:锂基脂润滑条件下,硬质涂层使膨胀锥试块摩擦系数降低超过30%,
磨损量降低约33%;水润滑条件下,硬质涂层使膨胀雊试块摩擦系数降低约25%;硬质涂层显著降低了膨胀雠和膨
胀管间的摩擦阻力,减轻了磨损,增加了膨胀維的使用寿命。现场应用结果表明:硬质凃层膨胀锥具有良好的耐磨损
性能,应用4口井后涂层与膨胀锥基体结合良好,表面无明显磨损现象,成功完成现场套损井的修补作业。图11参22
关键词:膨脒锥;膨胀管;硬质涂层;减摩性能;耐磨损性能
中图分类号:TE28
文献标识码:A
Wear resistance and anti-friction of expansion cone with hard coating
WEI Songbo PEI Xiaohan, SHI Bairu SHAO Tianmin?, LI Tao, LI Yiliang, XIE Yil
(1. Petrochina Research Institute of Petroleum Exploration& Development, Beijing 100083, China;
2. Tsinghua University, Bejjing 100084, China)
Abstract: To improve wear resistance of expansion cone and decrease the friction between cone and tube, an expansion cone covered by
hard coating was prepared and applied in the field. The carbide-based hard coatings were fabricated on the expansion cone surface b
using high-velocity x en fuel themal spraying echnolo y and the coatin mpred surface hardness of the cone by nearly 60%. The
wear tests indicate that: the hard coating reduces friction coefficient of expansion cone sample by over 30%and wear loss by 33%with
lithium ease lub atin e ar ating reuce fo ff nt of xpansion one ample y about 25%with water lubricatin
the hard coating reduces the wear and friction between expansion cone and tube signifcantly, and extends the cone life. Field tests
indicate that: the expansion cones with hard coating have excellent wear resistance; the coating bound well with the expansion cone
substrate after application for four wells, and no evident abrasion happens on the cone surface; the cone is successfully applied in the field
to repair the damaged casings
Key words: expansion cone; expansion tube; hard coating; anti-friction property; wear resistance
0引言
要求工具具有足够的强度、耐冲击性、耐磨损及耐腐
蚀性等,膨胀锥的材质、形状、表面状态等因素对施
油田开发中经常会出现套管腐蚀、变形和错断等:工压力和作业质量等有重要影响?。
套管损伤问题,严重影响生产的正常进行,膨胀管技
套管补贴工艺和大量地面试验表明,制约膨胀管
术的应用和推广对这类问题的解决起了重要作用。技术发展的一个主要矛盾是膨胀过程中过高的液压推
膨胀管技术通过液力或机械的方法驱动膨胀锥使膨胀动力,这直接关系着膨胀锥的磨损速度、单一膨胀锥
管发生永久塑性变形,从而完成修井、完井等作业全的作业长度和膨胀过程的可靠性。研究表明91?,膨
过程。膨胀管技术应用范围包括修补损坏的套管、开胀管材一定时,膨胀锥的锥角大小、膨胀锥和管内壁
采深水油藏、延伸老井开采更深的油层、侧钻及多种界面润滑状态及膨胀锥基材力学性能对摩擦力和耐磨
类型油井建井等,对于解决复杂地层问题、套管补救损性能都有很大影响。韩中轩等认为过大或过小的
等有良好效果?。膨胀管在膨胀过程中发生金属冷变锥角都不利于液压推动力的降低,对于尺寸107.95mm
形,要求材料具有足够的强度及良好的塑性、冲击韧膨胀套管,锥角在8°左右时液压推动力最小。李俊?
性、耐腐蚀和磨损性能门。膨胀锥是膨胀管技术中的关认为改善润滑条件有利于膨胀过程的顺利进行,合适
键工具之一,膨胀維在作业时将受到很大的界面应力,的膨胀锥锥角为7~10°,液压推动力随膨胀锥给进速
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