СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ШЕРОХОВАТОГО СТЕКЛОЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 1998 года по МПК C23D5/02 C23D5/08 

Изобретение относится к эмалированию труб, в частности к способам формирования шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах.

В настоящее время наиболее эффективным и универсальным способом борьбы с коррозией и другими видами осложнений при добыче нефти и газа является использование стеклоэмалевых покрытий. Использование обсадных труб со стеклоэмалевыми покрытиями позволяет обеспечить высокую коррозионную стойкость обсадных труб во всех нефтепромысловых средах и растворах минеральных кислот, предотвратить отложения парафина и солей, уменьшить абразивный износ и гидравлическое сопротивление труб. Однако при цементировании обсадных труб со стеклоэмалевыми покрытиями наблюдается слабое сцепление цементного камня со стеклоэмалевыми покрытиями.

Для улучшения сцепления цементного камня со стеклоэмалевыми покрытиями предлагается способ создания шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах.

Известен способ эмалирования труб, включающий нанесение эмали и обжиг покрытия, причем эмаль наносят на поверхность трубы, предварительно нагретую до температуры 450-750^oC, а после обжига изделия охлаждают водовоздушной смесью до температуры затвердевания эмали. [1]
Известен способ получения силикатных покрытий на металлическом листовом прокате и трубах, включающий нанесение экструдированием размягченной стекломассы с вязкостью 10⁴-10⁹ н•с/м² на движущееся нагретое изделие. [2]
Известен способ остекловывания внутренней поверхности металлической трубы, включающий нанесение материала стеклопокрытия и вращение трубы, при этом сообщают вибрацию. [3]
Известен способ нанесения шликера на наружные поверхности цилиндрических изделий (труб), включающий протягивание слоя шликера вдоль внешней поверхности изделия (трубы) с одновременной подачей подогретого воздуха для сушки. [4]
Известен также способ эмалирования труб из среднеуглеролдистой стали, включающий очистку и обезжиривание их поверхности, нанесение рифлений и цинконикелевого подслоя, натирание пастой, покрытие шликером, сушку и обжиг нанесенного шликера, при этом рифления наносят обработкой мелкой (диаметром менее 1 мм) дробью, а для сушки шликера применяют терморадиальный способ нагрева. [5]
Однако известные способы эмалирования труб не позволяют создать на поверхности обсадных труб шероховатое стеклоэмалевое покрытие.

Анализ уровня техники показал, что аналогов способа формирования шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах не обнаружено.

Задачей настоящего изобретения является создание способа формирования шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что предложен способ формирования шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах, заключающийся в нанесении слоя эмалевого покрытия на трубу, обжиге его, нанесении на эмалированную трубу песка при одновременном вращении ее вокруг продольной оси и температуре эмалевого покрытия выше температуры начала его оплавления.

При этом используют фракцию песка с размером частиц 0,1 - 1,0 мм.

Причем, используют песок с содержанием глинистых частиц не более 1,0 мас.%.

Кроме того, нанесение песка на эмалированную трубу ведут при температуре эмалевого покрытия на 30-50^oC выше температуры начала его оплавления.

Способ осуществляют следующим образом.

Способ осуществляют следующим образом.

Покрытие наружной поверхности обсадной трубы осуществляют одним из известных способов либо путем нанесения на подготовленную к эмалированию поверхность трубы шликера грунтовой эмали, его сушки и обжига, либо путем нанесения порошка стеклоэмали сухим способом в элкетростатическом поле и обжига, например в индукторе, с перемещением трубы поступательно с одновременным вращением ее вокруг продольной оси, последующего нанесения либо шликера покровной эмали, его сушки и обжига, либо нанесение порошка эмали в электростатическом поле и обжига.

После обжига эмалированную трубу выводят из печи или индуктора и на наружную поверхность эмалевого покрытия, имеющего температуру на 30-50^oC выше температуры начала оплавления эмали наносят фракцию песка с размерами частиц 0,1 - 1,0 мм, с содержанием глинистых частиц не более 1,0 мас.%, при этом трубу непрерывно вращают вокруг продольной оси при поступательном ее движении. Частицы песка прилипают к расплавленному слою эмали, не нарушая сплошности эмалевого покрытия. Затем эмалированную трубу с нанесенным на нее слоем песка охлаждают со скоростью 10-20^oC/мин.

Вращение трубы вокруг продольной оси одновременно с поступательным ее движением обеспечивает равномерное распределение песка по поверхности эмалированной трубы и позволяет создать сплошное коррозионностойкое и одновременно шероховатое покрытие.

Использование песка для создания шероховатости на поверхности эмалированной трубы обусловлено тем, что песок является одним из составляющих компонентов как эмали, так и цементно-песчаного раствора для цементирования скважин, чем и обеспечивается высокая сцепляемость слоя цементного камня в затрубном пространстве скважины с шероховатостью эмалированной обсадной трубы.

Кроме того, добавление песка в оплавленную эмаль не ухудшает качества эмалевого покрытия.

Использование фракции песка с размерами частиц 0,1 - 1,0 мм позволяет, не нарушая сплошности эмалевого покрытия обсадной трубы, обеспечить необходимую шероховатость эмалевого покрытия для прочного сцепления эмалевого покрытия обсадной трубы с цементным камнем.

Использование песка с содержанием глинистых частиц более 1,0 мас.% ухудшает сцепление цементного камня с поверхностью эмалированной трубы, т.к. неоплавившаяся глина в скважине под действием влаги разбухает и препятствует сцеплению цементного камня с поверхностью эмалированной трубы, создавая каналы для прохода скважинных флюидов.

Нанесение песка на эмалированную трубу при температуре на 30-50^oC выше температуры начала оплавления эмалевого покрытия позволяет обеспечить необходимую вязкость эмалевого покрытия для прилипания частиц песка.

Пример 1. Эмалирование обсадной трубы осуществляют по известной технологии вертикального двухстороннего эмалирования шликером двумя слоями.

Подготовленную к эмалированию путем осуществления чернового отжига и дробеструйной обработки внутренней и наружной поверхностей трубу подвешивают вертикально, увлажняют и опускают в шахту со шликером грунтовой эмали марки 3132. После выдержки в шахте в течение 2 мин, трубу вынимают из шликера, дают стечь излишкам шликера и сушат продувкой теплого и холодного воздуха снаружи и внутрь трубы. Обжигают слой грунтовой эмали вертикально перемещающимся вдоль трубы индуктором при температуре 900-950^oC в течение 10 -15 мин и охлаждают при температуре окружающей среды. Затем погружают трубу с грунтовым покрытием в шахту с шликером покровной эмали марки 54, выдерживают в шахте 2 мин и извлекают ее из шликера. После стекания излишков шликера осуществляют сушку шликера покровной эмали обдувом и продувкой воздухом, обжиг индуктором при температуре 800-850^oC с одновременным вращением трубы в течение 10-15 мин. После обжига эмалированную трубу охлаждают при температуре окружающей среды.

Адгезию полученного стеклоэмалевого покрытия обсадной трубы с цементным камнем оценивают по величине напряжения сдвига. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Способ осуществляют по примеру 1 с той разницей, что при выходе из индуктора трубы с оплавленной покровной эмалью, при одновременном ее вращении вокруг продольной оси, на нее наносят, с помощью пневмопистолета или форсунки, фракцию песка с размерами частиц 0,1-1,0 мм, с содержанием глинистых частиц 0,6 мас. %. Температура эмалевого покрытия при этом составляет 750^oC. Песок равномерным слоем распределяется по поверхности эмалированной трубы, образуя шероховатую поверхность стеклоэмалевого покрытия.

Адгезию полученного шероховатого стеклоэмалевого покрытия обсадной трубы с цементным камнем оценивают по величине напряжения сдвига. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3. Эмалирование трубы осуществляют по известной технологии горизонтального сухого двухстороннего напыления эмалевого порошка в электростатическом поле с последующим формированием шероховатого стеклоэмалевого покрытия по предлагаемому способу.

Внутреннюю и наружную поверхность трубы готовят к эмалированию путем чернового отжига, дробеструйной обработки и продувки сухим чистым воздухом для удаления пыли. Трубу помещают на рольганг в горизонтальном положении в электростатическом поле внутрь трубы и к наружной поверхности подводят форсунки для напыления пудры грунтовой эмали марки 2015 сжатым воздухом давления 0,015 - 0,02 МПа. Рольгангами осуществляют поступательное перемещение трубы с одновременным вращением ее вокруг продольной оси. В электростатическом поле пудру эмали распыляют воздухом через форсунки при одновременном поступательно-вращательном движении трубы, частицы эмали под действием электростатического поля оседают на поверхность трубы. Трубу с осевшей на нее эмалью направляют в индуктор, где эмаль нагревается и оплавляется при температуре 900-920^oC. Затем трубу с нанесенной на нее грунтовой эмалью охлаждают до 50^oC, наносят пудру покровной эмали марки 54 и направляют трубу в индуктор, покровная эмаль в индукторе оплавляется при температуре 800-850^oC в течение 10 мин., По выходу трубы из индуктора на наружную ее поверхность с оплавленной покровной эмалью при температуре 750^oC, превышающей температуру начала движения эмали на 50^oC, напыляют фракцию песка с размерами частиц 0,1 - 1,0 мм и содержанием глинистых частиц 1,0 мас.%, при одновременном вращении трубы вокруг продольной оси. Затем трубу с полученным шероховатым стеклоэмалевым покрытием охлаждают при температуре окружающей среды.

Адгезию полученного шероховатого стеклоэмалевого покрытия обсадной трубы определяют по напряжению сдвига. Результаты испытаний приведены в таблице.

Предложенный способ позволяет создать сплошное коррозионностойкое шероховатое стеклоэмалевое покрытие на поверхности обсадной трубы, при этом величина адгезии шероховатого стеклоэмалевого покрытия обсадной трубы с цементным камнем более чем в 3 раза превышает величину адгезии шероховатого стеклоэмалевого покрытия обсадной трубы, полученного по способу-прототипу, с цементным камнем.

Способ формирования шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах заключается в нанесении слоя эмалевого покрытия на трубу, обжиге его, нанесении на эмалированную трубу песка при одновременном вращении ее вокруг продольной оси и температуре эмалевого покрытия выше температуры начала его плавления. Способ позволяет формировать шероховатые стеклоэмалевые покрытия на обсадных трубах. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ формирования шероховатого стеклоэмалевого покрытия на обсадных трубах, заключающийся в нанесении слоя эмалевого покрытия на трубу, обжиге его, нанесении на эмалированную трубу песка при одновременном вращении ее вокруг продольной оси и температуре эмалевого покрытия выше температуры начала его плавления. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фракцию песка с размером частиц 0,1 - 1,0 мм. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют песок с содержанием глинистых частиц не более 1,0 мас.%. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что нанесение песка на эмалированную трубу ведут при температуре эмалевого покрытия на 30-50^oC выше температуры начала его оплавления.