CN101439385A - 一种钻杆管端加厚方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油天然气钻采用钻杆、油管、套管的管端加厚技术，特别是一种钻杆管端加厚方法。管端外加厚过渡段、外加厚段的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的，其特征在于：加工中各个道次Meu逐渐缩短，锥度逐渐增大。本发明主要解决现有的钻杆内外加厚法多道次加厚工艺中，第一加厚道次内加厚过渡段起点处经常出现凹坑、凸起的技术问题，改善了内加厚过渡带的平滑过度形状，保证了加厚带消失点处圆角直径大于300mm，减少了修磨工作量，提高了加厚质量。

Description

一种钻杆管端加厚方法

技术领域

本发明涉及石油天然气钻采用钻杆、油管、套管的管端加厚技术，特别是一种钻杆管端加厚方法。

背景技术

钻杆是石油天然气钻采工具的主要组成部分，钻杆由管体和带有螺纹的接头组成。螺纹接头和管体的连接方式为摩擦焊接。为了实现大壁厚接头与小壁厚管体的合理焊接，一般都要对管体两个端部进行加厚，这样可以改善钻杆焊接处在工作中的应力分布，实现平滑过渡，提高钻杆的工作和使用性能。目前我国钻杆生产主要根据美国API的标准，该标准要求：管端加厚必须有内加厚过渡段(Miu)、内加厚段(Liu)和外加厚过渡段(Meu)、外加厚段(Leu)，见图1。标准规定：内加厚过渡段的长度不小于76.2mm。我国依据实际情况及API标准，规定内加厚端过渡带长度不小于100mm。然而在实际生产中，由于深井、超深井、定向井、大位移井、水平井、多分枝井作业的增多和复杂钻井技术的推广使用，钻杆承受的拉、压、弯、扭等力增大，井下温度、压力增大，腐蚀环境复杂，导致钻杆在内加厚过渡带刺穿失效，轻则影响生产、造成损失，严重的造成生产事故。以塔里木油田为例，据不完全统计，2004年发生钻杆失效173起，155起为加厚过渡带刺穿；2005年发生钻杆失效128起，钻杆刺穿116起，2006年发生钻杆失效97起，钻杆加厚过渡带刺穿33起。可见钻杆加厚过渡带的生产工艺与质量水平，是影响钻杆寿命和使用性能的重要因素。

目前所使用的钻杆管端加厚方式有三种：内加厚、外加厚、内外加厚，以内外加厚最为普遍。钻杆的加厚依据不同的规格、加厚比，可分为：两道次加热加厚、三道次加热加厚、四道次加热加厚。目前普遍采用的多道次内外加厚工艺，该工艺步骤具体描述如下：

管端外加厚过渡段(Meu)、外加厚段(Leu)的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段(Miu)的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的，由于单道次加厚比小于等于1.5，第一道次加厚比经常为1.3，因此一般(非厚壁)管体都要经过三道次或四道次的加热加厚。内外加厚过程中，第一道次Meu1取30-40mm，第二道次Meu2取40-50mm，第三道次Meu3取50-60mm，三个道次Meu逐渐加大；由于外加厚过渡段锥度大，管壁加厚前径向形变量和轴向形变梯度大，管壁在冲头的顶锻下，在外过渡段型腔部分易发生失稳而出现局部弯曲，由于内过渡带为自由形成区，因此造成顶锻过程中在内加厚过渡段(Miu)出现凸起和凹坑。归纳起来，现有的工艺具有以下缺点：

1、进行第一道次加厚时，冲头顶锻时，管子向外容易失稳而产生弯曲，见图2。

2、冲头进一步进给时，外锥面较短，在外平行段(Leu)和外锥面(Meu)的衔接处的管子内壁，形成凹坑，见图3。

3、由于外锥面处模具的限制，高温金属在顶锻压力下，流经外锥面时发生方向改变，外锥面锥度越大，变向越剧烈，在外锥面消失出金属增厚快，而起变点至外锥面消失处厚度增加缓慢，此处经常形成凸起，见图3。

如上所述：改进钻杆加厚工艺技术，提高加厚过渡带质量，始终是钻杆生产所面临的现实问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻杆管端加厚方法，主要解决现有的钻杆内外加厚法多道次加厚工艺中，第一加厚道次内加厚过渡段起点处经常出现凹坑、凸起的技术问题，改善了内加厚过渡带的平滑过度形状，保证了加厚带消失点处圆角直径大于300mm，减少了修磨工作量，提高了加厚质量。

为解决上述问题，本发明是这样实现的：

一种钻杆管端加厚方法，管端外加厚过渡段、外加厚段的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的，其特征在于：加工中各个道次Meu逐渐缩短，锥度逐渐增大。

所述的钻杆管端加厚方法，其特征在于：第一加厚道次Meu1取100-110mm，第二道次Meu2取70-80mm，第三加厚道次Meu3取50-60mm。

附图说明

图1是钻杆管端加厚结构示意图。

图2是使用现有钻杆管端加厚方法管子向外产生弯曲的情况示意图。

图3是使用现有钻杆管端加厚方法在Leu和Meu的衔接处的管子内壁，形成凹坑和凸起的情况示意图。

具体实施方式

本发明中提供了一种钻杆管端加厚方法，管端外加厚过渡段、外加厚段的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的。第一加厚道次Meu1取100-110mm，第二道次Meu2取70-80mm，第三加厚道次Meu3取50-60mm；三个道次Meu逐渐缩短，锥度逐渐增大，这样就克服了传统工艺中第一加厚道次Meu短、锥度大，造成材料弯曲，进而出现凸起、凹坑等缺陷的不足，减少了加厚过程中的内修磨工作量，同时提高加厚质量。

以Φ127*9.19管体加厚为例，经过计算加厚道次为三次加热加厚，第一道次加热加厚的外加厚过渡段长度(Meu1)选取110mm，Meu1的锥度为1:47.8(Meu1取30mm时，锥度为1:13)，较传统加厚工艺中第一加厚道次外加厚过渡段锥度大幅降低，这样第一道次加厚顶锻时，外加厚型腔内管壁径向变形量和轴向变形梯度大幅度缩小，从而保证了第一道次加厚顶锻时，管壁在外加厚型腔内基本不产生失稳变形，从而避免了第一道次内加厚过渡带出现的凸起和凹坑，避免了第一道次内加厚过渡缺陷对以后道次内加厚过渡衔接段的影响，促进了最终内加厚过渡带形状和质量的改善与提高。实际生产当中，凹坑、凸起的出现次数明显减少，内加厚过渡带起点处光滑平顺，加厚质量得到提高。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (2)

1、一种钻杆管端加厚方法，管端外加厚过渡段、外加厚段的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的，其特征在于：加工中各个道次Meu逐渐缩短，锥度逐渐增大。

2、根据权利要求1所述的钻杆管端加厚方法，其特征在于：第一加厚道次Meu1取100-110mm，第二道次Meu2取70-80mm，第三加厚道次Meu3取50-60mm。

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