專利名稱：用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加厚方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆桿加厚的方法，尤其涉及一種用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型 加厚方法。
背景技術(shù)：
鉆桿是石油天然氣鉆采工程的主要工具與裝備，鉆桿的價(jià)值占到整個(gè)鉆采系統(tǒng)的 50%以上。一般鉆桿由公接頭、母接頭和管體通過(guò)焊接連接組成。由于接頭的管壁較厚， 而管體管壁較薄，為了保證接頭與管體焊縫處的強(qiáng)度，同時(shí)避免出現(xiàn)截面突變?cè)斐蓱?yīng)力集 中，通常都對(duì)鉆桿管體的兩端進(jìn)行加厚，形成與接頭管壁一致的加厚段，加厚段為壁厚平穩(wěn) 過(guò)渡的內(nèi)加厚過(guò)渡段或外加厚過(guò)渡段。一般鉆桿加厚方法大多采用多道次內(nèi)外加厚工藝， 如控制成型加厚方法，該法采用反向成型、縮徑轉(zhuǎn)移的工藝，先通過(guò)加厚模具對(duì)鉆桿進(jìn)行外 過(guò)渡段加厚，再通過(guò)縮徑模具將外加厚過(guò)渡段轉(zhuǎn)移到鉆桿內(nèi)壁，控制成型加厚方法一般采 用三道次加厚，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)加厚過(guò)渡段從自由成型向控制成型的轉(zhuǎn)變。而鉆桿的傳統(tǒng)加厚方 法為自由成型工藝方法，即內(nèi)外同時(shí)加厚，外加厚過(guò)渡段可以通過(guò)模具控制形狀，內(nèi)加厚 只能通過(guò)沖頭頂進(jìn)，金屬填充沖頭與內(nèi)壁的間隙形成，前后道次銜接疊加，形成內(nèi)加厚過(guò)渡 段。內(nèi)加厚過(guò)渡段形狀和表面質(zhì)量無(wú)法控制是自由成型加厚方法的最大缺陷。控制成型加 厚方法與傳統(tǒng)自由成型方法相比，內(nèi)加厚過(guò)渡段過(guò)渡平滑，表面沒(méi)有凹坑、凸起，不用打磨， 軋制流線保持完整，具有較好的防刺漏作用。對(duì)于常用的31/2-51/2英寸鉆桿來(lái)說(shuō)，管體兩端一般都要經(jīng)過(guò)三道次的加厚，使 管端壁厚從9. 19mm增加到21. 85mm,不管是傳統(tǒng)的自由成型還是先進(jìn)的控制成型加厚方 法，每一加厚道次采用的加厚比都小于等于1. 5，這是鋼管鍛造行業(yè)普遍接受和遵循的準(zhǔn)則 性參數(shù)，加厚比為新壁厚與原壁厚之比。按照每道次1. 5的加厚比，鉆桿管體從9. 19mm增 加到21. 85mm,計(jì)算加厚余量在內(nèi)，需要2. 5個(gè)加厚道次，也就是要經(jīng)過(guò)3個(gè)加厚道次。三 道次可以加厚到31. 01mm，而實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中考慮到加工余量，管壁只加厚到24. 85mm，說(shuō)明 加厚過(guò)程的功效沒(méi)有充分得到利用，浪費(fèi)了加厚工序，提高了加工成本，同時(shí)降低了加工效 率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加 厚方法，利用本方法在保證鉆管加厚的同時(shí)減少了鉆管加厚的加工工序，降低了加工成本， 提高了加工效率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加厚方法包括 如下步驟步驟一、控制鉆桿管壁加厚作業(yè)過(guò)程中內(nèi)外壁的加厚余量，鉆桿內(nèi)外壁的單邊加 厚余量分別縮小到1. 0-1. 5mm ；步驟二、依據(jù)鉆桿管壁的加厚總量，分配加厚作業(yè)中兩個(gè)道次的加厚比，第一道次
3加厚比與第二道次加厚比的比例為4. 2-4. 8 5.2-5.8;步驟三、控制第一道次鉆桿外壁加厚的錐面長(zhǎng)度防止失穩(wěn)，通過(guò)縮徑模具控制縮 徑點(diǎn)保證鉆桿內(nèi)壁加厚過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度，第一加厚道次的錐面長(zhǎng)度控制在130-150mm ；步驟四、實(shí)施反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移，反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移是通過(guò)縮徑模具將在鉆 桿外壁依靠模具制成的外加厚過(guò)渡段，通過(guò)徑向擠壓轉(zhuǎn)移到鉆桿內(nèi)壁，形成控制成型的內(nèi) 加厚過(guò)渡段；步驟五、完成鉆桿管壁的兩道次加厚，第二道次的后半段為鉆桿內(nèi)外壁加厚平行 段的填充，依靠外部模具和沖頭擠壓成型。由于本發(fā)明用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加厚方法采用了上述技術(shù)方案， 即首先控制鉆桿管壁的加厚余量至1. 0-1. 5mm，依據(jù)加厚總量，第一道次與第二道次加厚比 的比例設(shè)為4. 2-4. 8 5. 2-5. 8，控制第一道次鉆桿外壁加厚錐面長(zhǎng)度于130_150mm間，通 過(guò)反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移將外加厚過(guò)渡段轉(zhuǎn)移到鉆桿內(nèi)壁形成內(nèi)加厚過(guò)渡段，完成兩道次加 厚，第二道次的后半段為鉆桿內(nèi)外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和沖頭擠壓成型；本 方法在保證鉆管加厚的同時(shí)減少了鉆管加厚的加工工序，降低了加工成本，提高了加工效 率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明圖1為本方法鉆桿加厚的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加厚方法包括如下步 驟步驟一、控制鉆桿管壁加厚作業(yè)過(guò)程中內(nèi)外壁的加厚余量，鉆桿內(nèi)外壁的單邊加 厚余量分別縮小到1. 0-1. 5mm ；由于鉆桿加厚后焊接前，需要對(duì)內(nèi)加厚平行段liu、外加厚 平行段Ieu和焊徑進(jìn)行精加工，使加厚端的端面與接頭焊徑端的斷面形狀尺寸保持完全一 致，因此鉆桿加厚時(shí)要為精加工保留加工余量；傳統(tǒng)加厚工藝和控制成型加厚方法中，內(nèi)外 加厚余量一般設(shè)為2. 0 2. 5mm ；縮減內(nèi)外加厚余量可保留更多的有效加厚量。步驟二、依據(jù)鉆桿管壁的加厚總量，分配加厚作業(yè)中兩個(gè)道次的加厚比，第一道次 加厚比與第二道次加厚比的比例為4. 2-4. 8 5. 2-5. 8;如果第一道次加厚比過(guò)大，容易 引起管壁在外加厚過(guò)渡段meu的外錐面處失穩(wěn)，出現(xiàn)凹坑與突起，降低加厚質(zhì)量，甚至造成 次品，因此第一道次分配的加厚比應(yīng)小于第二道次的加厚比；步驟三、控制第一道次鉆桿外加厚過(guò)渡段meu的錐面長(zhǎng)度防止失穩(wěn)，通過(guò)縮徑模 具控制縮徑點(diǎn)保證鉆桿內(nèi)壁加厚過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度，第一加厚道次的錐面長(zhǎng)度控制在130-150mm ； 如果小于130mm，則容易出現(xiàn)失穩(wěn)，如果大于150mm，則易造成外加厚不足，縮徑后內(nèi)加厚過(guò) 渡段miu加厚不足；步驟四、實(shí)施反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移，反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移是通過(guò)縮徑模具將在鉆 桿外壁依靠模具制成的外加厚過(guò)渡段meu，通過(guò)徑向擠壓轉(zhuǎn)移到鉆桿內(nèi)壁，形成控制成型的 內(nèi)加厚過(guò)渡段miu;
步驟五、完成鉆桿管壁的兩道次加厚，第二道次的后半段為鉆桿內(nèi)外壁內(nèi)加厚平 行段Iiu和外加厚平行段Ieu的填充，依靠外部模具和沖頭擠壓成型。以管徑127mm、壁厚9. 19mm的鉆桿加厚為例，首先將管壁總的加厚余量降低至 3mm,總的加厚量為15. 66mm,按照兩道次加厚設(shè)計(jì)，總加厚比為2. 70，平均單道次加厚比 為1.64;考慮到第一道次加厚量大容易失穩(wěn)的原因，將總加厚比在第一、第二道次分配為 1. 62和1. 67，同時(shí)將第一道次的外錐面長(zhǎng)度控制在130 150mm。第一道次加厚完成后，外 加厚平行段厚度為14. 88 14. 89mm，加厚段內(nèi)表面沒(méi)有出現(xiàn)凹坑與凸起；然后進(jìn)行縮徑轉(zhuǎn) 移，使外加厚過(guò)渡錐面轉(zhuǎn)移至內(nèi)表面，形成內(nèi)加厚過(guò)渡錐面；再進(jìn)行第二道次加厚，內(nèi)加厚 錐面保持不變，外加厚平行段厚度增加至24. 85mm，加厚作業(yè)完成。本方法加厚的鉆桿管壁內(nèi)加厚錐面光滑平順，沒(méi)有凹坑、凸起，不用修磨，原始軋 制流線完整；減少了鉆桿的加厚道次，生產(chǎn)效率提高30%以上；減少模具使用量，降低了生 產(chǎn)成本，以前需要三個(gè)道次的加厚過(guò)程，改為兩個(gè)道次后，可以節(jié)省一套加緊模具和一套加 厚模具；同時(shí)也減少鉆桿加熱時(shí)間，節(jié)約能源30%以上。
權(quán)利要求
一種用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加厚方法，其特征在于本方法包括如下步驟步驟一、控制鉆桿管壁加厚作業(yè)過(guò)程中內(nèi)外壁的加厚余量，鉆桿內(nèi)外壁的單邊加厚余量分別縮小到1.0 1.5mm；步驟二、依據(jù)鉆桿管壁的加厚總量，分配加厚作業(yè)中兩個(gè)道次的加厚比，第一道次加厚比與第二道次加厚比的比例為4.2 4.8∶5.2 5.8；步驟三、控制第一道次鉆桿外壁加厚的錐面長(zhǎng)度防止失穩(wěn)，通過(guò)縮徑模具控制縮徑點(diǎn)保證鉆桿內(nèi)壁加厚過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度，第一加厚道次的錐面長(zhǎng)度控制在130 150mm；步驟四、實(shí)施反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移，反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移是通過(guò)縮徑模具將在鉆桿外壁依靠模具制成的外加厚過(guò)渡段，通過(guò)徑向擠壓轉(zhuǎn)移到鉆桿內(nèi)壁，形成控制成型的內(nèi)加厚過(guò)渡段；步驟五、完成鉆桿管壁的兩道次加厚，第二道次的后半段為鉆桿內(nèi)外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和沖頭擠壓成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于油氣開采鉆桿的兩道次控制成型加厚方法，首先控制鉆桿管壁的單邊加厚余量至1.0-1.5mm，依據(jù)加厚總量，第一道次與第二道次加厚比的比例設(shè)為4.2-4.8∶5.2-5.8，控制第一道次鉆桿外壁加厚錐面長(zhǎng)度于130-150mm間，通過(guò)反向成型與縮徑轉(zhuǎn)移將外加厚過(guò)渡段轉(zhuǎn)移到鉆桿內(nèi)壁形成內(nèi)加厚過(guò)渡段，完成兩道次加厚，第二道次的后半段為鉆桿內(nèi)外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和沖頭擠壓成型；本方法在保證鉆管加厚的同時(shí)減少了鉆管加厚的加工工序，降低了加工成本，提高了加工效率。
文檔編號(hào)B21C23/18GK101987329SQ20091005587
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者周勇其, 王廣群, 袁鵬斌 申請(qǐng)人:上海海隆石油管材研究所;上海海隆石油鉆具有限公司