郭福广

摘 要：表面处理工艺在海洋石油完井工具的使用过程中，可以对一些合金钢、不锈钢的材料构成的工具进行处理，主要的技术有QPQ 盐浴复合处理、电镀钨合金、物理气相沉积。这些技术能够使下井工具具有耐磨、耐腐蚀等良好的性质。本文出阐述了处理工艺对海洋石油完井工具中的实践应用。

关键词：表面处理工艺；海洋石油完井工具；应用与实践

引言：海洋油气田的开采对我国的经济社会发展都有重要的意义，当时当前开采工作的工作环境十分恶劣，油气田中有很多的腐蚀性气体，二氧化碳、二氧化硫等，还包括一些氯离子、硫离子等腐蚀性的离子，这些都对开采使用的工具产生一定的腐蚀性，并且工具在使用的过程中还要承受拉力、压力等复杂的变应力。同时，这些工具还有受到泥浆、携砂浆的冲蚀。在这样的环境中，要求开采使用的工具能够具有高强度和高耐磨的性质，还要能够抵抗腐蚀和冲蚀，为了实现这一点，仅是优化工具的材料是不够的，还需要通过表面处理技术，提高工具的综合性能。

1 表面处理技术的基本概况

目前，为了能够提高工具在海洋石油井下的综合性能，需要采用表面处理技术加强工具的耐磨和耐冲蚀性、耐腐蚀。当前主要采用的工艺主要有QPQ盐浴复合处理、电镀钨合金、物理气相沉积等技术，通过多年的实践和研究，QPQ盐浴复合处理技术主要是用来解决不锈钢螺纹粘扣等问题，物理气相沉积技术可以提高合金钢和不锈钢的耐磨和耐冲蚀性，电镀钨金技术能够有效的提高工具的耐腐蚀性。

2 表面处理技术的应用

2.1QPQ盐浴炉复合处理技术

这种处理技术在使用的过程中有四个步骤，首先要用盐浴对开出油田的工具进行淡化处理，在淡化处理之后进行第一遍养护处理，然后将工具抛光，最后对抛光后的工具实施第二次氧化。在这个QPQ盐浴爐复合处理技术中，核心的处理技术是盐浴氮化处理，实施的技是主要是利用氮化盐中氰酸根发生分解时可以产生活性氮原子，氮原子能够渗入到工具当中，与工具发生一定的作用，进而在工具的表面形成一层化合物，该化合物具有很强的耐磨性和抗蚀性，或者是产生一层耐疲劳的扩散层。第二步进行养护处理，养护处理就是将从从氮化炉中获取的CN -（氰根），当氰根发生反应之后，会在工具的表面呈现出黑色的氧化膜，进而增加了工具的抗腐蚀能力，同时还能够在一定程度上提高工具的耐磨性。抛光的工艺相对简单，就是将工具外表形成的氮化物层外面的疏松层去掉。去掉表面的疏松层之后，需要对工具进行二次氧化，这是对工具采用QPQ盐浴炉复合处理的最后一步，这一步是加固的步骤，能够加强工具的抗腐蚀性和耐磨性。

2.2表面镀钨合金处理技术

这种工艺的应用价值很高，既可以提高开采井下工具的耐磨性又能够提高其防腐性，这是一种新型的工艺，根据目前在海洋石油完井工具的表面处理技术的应用中看，该技术应用的较为广泛，受到了广泛的认可。当前现有的技术得知，电镀钨合金后镀层硬度一般能够达到1100维氏硬度。对海洋石油完井工具进行镀钨合金处理，最主要的是能够有效的提高工具的耐腐蚀性，以此来降低井中离子和完井液对工具的腐蚀作用。

在这里选取110SS 的井下材料工具进行实验，对其表面进行镀钨合金处理，处理之后，用H 2 S 和 CO 2对其耐腐蚀性进行实验。材料处于的实验环境十分恶劣，实验的环境是不变量，温度、湿度等自然条件完全相同的环境，将已经进行镀钨合金处理的材料和没有处理的材料放入到同一个模拟环境中，向该环境中通入二氧化碳和二氧化硫气体，等待168个小时之后，观察实验结果。通过对实验结果的观察，可以发现两种材料的腐蚀性大不相同，为了使实践的结果更具有说服力，可以按照均匀腐蚀速率的计算方法，将两种材料的耐腐性进行详细的计算，计算之后在进行结果分析，通过分析可以很清楚的证明，进行镀钨合金处理的材料属于轻度腐蚀，而没有处理的腐蚀程度十分严重，由此可以看出镀钨合金处理技术，对海洋石油完井工具的应用的价值。

2.3物理气相沉积表面处理技术

Physical Vapor Deposition这种技术故名思议是一种物理方式，物理气相沉积表面处理技术主要是通过物理的方法，处理工具的表面，在工具的表面上形成一层保护膜。这种技术要在真空的条件下进行，沉积的原料有很多中，可以是固体也可以是液体，主要是采用这些材料经过气化形成的气态原子、分子或者是将原料通过电离法形成的离子，将原料利用低压气体，在完井工具的表面进行沉积，沉积后会形成一种保护工具的薄膜，这种薄膜具有一定的保护工具的特殊功能。目前现有的常用的物理气相沉积方法有，真空蒸镀、电弧等离子体镀、溅射镀膜、离子镀膜或者是分子束外延的方法。随着科学技术的不断发展，物理气相沉积技术沉积的物质不单是以往的合金膜和金属膜，还可以沉积很多新的物质，像陶瓷、半导体、化合物、聚合物等。

3 海洋石油完井技术的未来发展趋势

完井技术是海洋油井开发过程中的关键技术，直接影响着油井开发经济效益。国外发达国家的常规海洋完井技术已经基本成熟，为了满足经济建设对能源的需求，国外发达国家逐步加强了对完井技术的开发与创新，积极探索出多种先进的完井工具及仪器，进一步完善了智能完井系统。海上边际小油田的开发、稠油热采的海上完井技术、深水油气田的开发对全球完井技术提出了更高的要求，因此，我国海油石油开发技术人员应该详细地分析各个油田的地质特点和油藏特征，结合实践经验不断完善常规完井技术以及配套工艺并不断创新非常规完井技术是我国海洋石油完井技术的主要发展趋势，在此基础上结合未来采油工艺和增产措施的要求，从提升油田经济寿命角度出发创新与完善油井完井技术体系，我国应该进一步开发智能完井系统的功能，利用计算机技术及时监测油井储层的产能情况，依据产能变化情况调整完井技术，最终促进油井经济效益与社会效益最大化的实现。

结束语

海洋石油的开采是新时代我国石油企业的一项重点工作内容，对我国的经济发展和社会建设都有至关重要的作用，我国也一直重视海洋石油开采的工作。由于其开采的工作环境，开采工具常常受到腐蚀、冲蚀等损坏的现象，工具的损坏对开采工作的进行产生了阻碍，严重影响了油田开采工作的效率，而且还加大了该行业的经济成本。所以相关行业需要提高海洋石油完井工具的可靠性，对工具可靠性产生影响的因素众多，本文主要是通过表面处理技术的应用阐释了其对工具综合性能提高的作用。笔者希望通过自己对工作和技术经验的分享，能够有效提高石油开采企业的工作效率，进而促进我国石油企业的可持续发展。

参考文献

[1]孔学云，严孟凯，张亮，左凯，陈胜宏，刘晓峰，齐海涛，李宝龙.QPQ表面处理技术及提高工具耐冲蚀性能试验研究[J].石油矿场机械，2017，46（03）：41-45.

[2]刘晓峰，孔学云，党万恒，梁振琪，闫绅，齐海涛，李宝龙，严孟凯.表面处理工艺在海洋石油完井工具中应用与实践[J].化工设计通讯，2017，43（03）：33-35.

[3]王书亮，付朝政，苏晓慧，付春艳，刘丽，任呈强.激光表面处理技术在石油工业中的应用现状与发展趋势[J].材料保护，2017，50（06）：72-78.

[4]卢玉芝.浅谈石油钻采装备替代镀硬铬的表面处理工艺[J].山东工业技术，2017（10）：38.

[5]刘宝秋.浅谈石油钻采装备替代镀硬铬的表面处理工艺[J].内蒙古石油化工，2016，42（Z1）：75-76.

（作者单位：中海油服油田生产事业部完井中心）