CN101704121A - 采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种把宽缝筛管经过碾压工艺处理加工成窄梯形缝筛管的方法，该方法包括以下步骤：选用合理的碾压控制程序是加工高质量梯形缝筛管的根本保障；机床的检修、参数的调整、切割加工，最后经过碾压处理完成了把套管加工成梯形缝筛管。本发明的效果是把铣床加工的矩形缝筛管，经过碾压处理成外窄内宽缝隙的梯形缝筛管(最小可以达到0.1mm)，减少了油/水透过割缝的阻力，避免了沙砾将切缝堵住，进一步提高了油/水井的出油/水率。在碾压处理过程中，设备应具有较好的稳定性、刚度和较高的自动化程度是加工的必备条件，从而确保梯形缝筛管的外径尺寸精度、椭圆度及表面质量都符合产品质量标准的要求。

Description

采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法

技术领域

本发明涉及一种筛管加工方法，是一种采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法。

背景技术

筛管是安装于油井、水井、地热井、盐水井等无缝或焊接钢制井管最下端，用以将所开采的液体与地层中的砂石分离的一种特殊管体。由于其涉入地层的基本结构特点，接触的砂石粒度不同，开采液体粘稠度的差异，所需筛管的孔缝规格及形状也各有所异。传统的一套钻井，下套管，爆破射孔的钻采工艺已不能适应复杂地形，高效、高回收率的现代钻采技术的需要。筛管已经在地矿业的地下液体钻采上得到了广泛的推广使用。随着市场需求的攀升，加上筛管孔/缝切割的高难度，要求孔/缝几何尺寸、形状的高精度，都给这看似简单的筛管和筛管加工提出了技术难关，提高了“经济”身价，从而也引起了为数众多的相关行业的关注。

随着国际石油需求量的变化和开采者要增加采油率以减小占地、节省管体、减少打井费用进而降低采油成本，以追求更大利润的要求。原水平井采用机械、激光等办法加工矩形筛管，因渗透率问题和容易形成“沙墙”的原因，不能完全满足使用要求。而机械和激光加工出的梯形缝筛管虽能克服一部分困难，但受到刀片和设备的影响较大，不易推广，这成为制作筛管行业的难题。筛管广泛应用于石油勘探的老井再生，新打油井及探(试验)井，海上石油开采井和抽油管，用于水平井、侧钻井、径向分枝井或裸眼、砾石充填筛管完井，进行有限防砂。在人们的日常生活中，地热井、盐水井、抗旱井和生活用水井也采用筛管进行有限防砂。而一般竖井采用圆形缝/孔筛管代替爆破射孔免除射孔弹带来的许多烦恼，为此，国内外亦广泛推广使用。为确保砂粒不堵缝而采用管体内表面宽于外表面缝宽的梯形缝，来满足其要求。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法，以利于解决激光加工梯形缝筛管与机械加工梯形缝筛管所达不到的费用和达不到的缝宽0.1mm的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法，该方法先是在铣床上加工好矩形缝筛管，采用限位器来控制割缝的长度，然后再经过碾压处理加工成梯形缝筛管，碾压处理装置是定径辊沿筛管圆周及辊向呈一定角度的排列，并可根据筛管管体直径的不同调整其轴向角度的装置，该方法包括有以下步骤：

(一)、铣床加工：

a、在被加工套管上，按照合同和加工图纸的要求，加工出相应的矩形割缝；

b、根据合同和图纸要求，加工过程中在机床上加装限位器来控制割缝长度；

(二)、编制碾压控制程序：

a：测量铣床加工好的筛管缝宽H及公差；

b：根据铣床加工好的筛管类型，确定减径率，要求缝宽h与铣床加工后的缝宽H比值η为：

η＝[(H-h)/H]

c：根据铣床加工好的筛管的壁厚来确定减径量Q：

Q＝[(ψ-φ)·n/δ·A]

上述式中：铣床加工缝宽：Hmm

          碾压后缝宽：hmm

          铣床加工筛管壁厚：δmm

          铣床加工筛管直径：ψmm

          碾压装置调整参数：n

          碾压后筛管直径：φmm

          减径率：η

          减径补偿系数：A；

(三)、碾压处理：将已加工好的筛管通过辊道送进由九架定径机架组成的碾压装置，碾压装置的3个定径辊沿筛管圆周方向成120度角摆放形成与被碾压的筛管直径相同的轧制孔型，轧辊沿筛管的轴向方向呈3°～6°的角度排列，所述筛管被送进旋转轧辊的机架中，由于上述角度的存在，筛管管体受到轧辊挤压，使被碾压的筛管螺旋前进，把所述步骤a加工好的矩形割缝的外表面向内挤压，从而得到外窄内宽的梯形缝筛管；在上述编程过程中已经计算得到了减径率和减径量基础上，在碾压操作中还需要对轧辊轴向角度进行1°～2°的微调；调整定径轧辊机架的轴向间距，调整范围在0.2mm～2mm之间，将轧辊的转速控制在900～1200rpm之间，利于保证筛管外表面光洁度和外形尺寸；

(四)、碾压筛管检验：每支碾压的筛管在出厂之前，要经过操作者自检、专业人员检验和复检、出厂抽检的过程，最后开具碾压筛管合格证，以保证筛管的质量；

(五)、碾压筛管精整：

a、将铣床加工好的筛管用筛管内表面处理装置把筛管的内表面毛刺清除干净；

b、采用高压水将加工好的筛管管壁内的残留毛刺冲干净，再用压缩空气将所述筛管管体内壁的水冲掉，保证管体内壁的干净和干燥防止生锈；

c、将碾压后的筛管内表面再用压缩空气清理一遍，保证管体内表面不留残渣；

d、管体内外涂防锈油；

e、套塑料筒布，用包装带包装后入成品料架。

本发明的效果是利用碾压处理装置把已加工成内外表面缝宽相同的割缝筛管加工成梯形缝筛管，也就是说该缝的内外面积是内大外小，从而减弱了石油通过割缝的压力，进而减少了油中沙粒在割缝外表面形成“沙墙”的可能，提高了采油量.可以精确调整外径尺寸，使之获得高的外径精度、表面光洁度，使割缝满足超窄缝的工艺要求，最小可以达到0.1mm.弥补了以往筛管割缝在0.3mm以上的缺点，使割缝产品更加丰富.同时这种方法还可以降低材料应力，又因轧辊具有一定范围的公用性，能够减小与钢管表面接触时的速差的影响，降低工具的损耗.所以这种方法虽然也是加工筛管，但与其他筛管的制作方法有很大的不同.

附图说明

图1为本发明的加工工艺流程图。

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明的采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法实现过程加以说明。

本发明的采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法，该方法先是在铣床上加工好矩形缝筛管，采用限位器来控制割缝的长度，然后再经过碾压处理加工成梯形缝筛管，碾压处理装置是定径辊沿筛管圆周及辊向呈一定角度的排列，并可根据筛管管体直径的不同调整其轴向角度的装置，该方法包括有以下步骤：

(一)、铣床加工：

a、在被加工套管上，按照合同和加工图纸的要求，加工出相应的矩形割缝；

b、根据合同和图纸要求，加工过程中在机床上加装限位器来控制割缝长度；

(二)、编制碾压控制程序：

a：测量铣床加工好的筛管缝宽H及公差；

b：根据铣床加工好的筛管类型，确定减径率，要求缝宽h与铣床加工后的缝宽H比值η为：

η＝[(H-h)/H]

c：根据铣床加工好的筛管的壁厚来确定减径量Q：

Q＝[(ψ-φ)·n/δ·A]

上述式中：铣床加工缝宽：Hmm

          碾压后缝宽：hmm

          铣床加工筛管壁厚：δmm

          铣床加工筛管直径：ψmm    

          碾压装置调整参数：n

          碾压后筛管直径：φmm

          减径率：η

          减径补偿系数：A；

(三)、碾压处理：将已加工好的筛管通过辊道送进由九架定径机架组成的碾压装置，碾压装置的3个定径辊沿筛管圆周方向成120度角摆放形成与被碾压的筛管直径相同的轧制孔型，轧辊沿筛管的轴向方向呈3°～6°的角度排列，所述筛管被送进旋转轧辊的机架中，由于上述角度的存在，筛管管体受到轧辊挤压，使被碾压的筛管螺旋前进，把所述步骤a加工好的矩形割缝的外表面向内挤压，从而得到外窄内宽的梯形缝筛管；在上述编程过程中已经计算得到了减径率和减径量基础上，在碾压操作中还需要对轧辊轴向角度进行1°～2°的微调；调整定径轧辊机架的轴向间距，调整范围在0.2mm～2mm之间，将轧辊的转速控制在900～1200rpm之间，利于保证筛管外表面光洁度和外形尺寸；

(四)、碾压筛管检验：每支碾压的筛管在出厂之前，要经过操作者自检、专业人员检验和复检、出厂抽检的过程，最后开具碾压筛管合格证，以保证筛管的质量；

(五)、碾压筛管精整：

a、将铣床加工好的筛管用筛管内表面处理装置把筛管的内表面毛刺清除干净；

b、采用高压水将加工好的筛管管壁内的残留毛刺冲干净，再用压缩空气将所述筛管管体内壁的水冲掉，保证管体内壁的干净和干燥防止生锈；

c、将碾压后的筛管内表面再用压缩空气清理一遍，保证管体内表面不留残渣；

d、管体内外涂防锈油；

e、套塑料筒布，用包装带包装后入成品料架。

本发明的采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法是这样实现的，下面以φ177.8*8.05mm的管体，加工缝宽0.7mm，碾压后缝宽0.5mm为例解释一下各参数之间的关系：

1、碾压后缝宽h与铣床加工后的缝宽H的缝宽比值η为：

η＝[(H-h)/H]

η＝(0.7-0.5)/0.7＝0.28

得到的η越大说明碾压后的缝宽越窄。

2、减径量Q：

Q＝[(ψ-φ)·n/δ·A]

Q＝(177.8-177.1)*4.02/8.05*1

Q＝0.35mm

得到的Q值越大说明减径量越大，也就是碾压后的缝宽越窄。

上述式中：铣床加工缝宽：Hmm

          碾压后缝宽：hmm

          铣床加工筛管壁厚：δmm

          铣床加工筛管直径：ψmm

          碾压装置调整参数：n

          碾压后筛管直径：φmm

          减径率：η

          减径补偿系数：A；

1、加工前的准备：

A：根据合同编写作业指导书，制定工艺计划。

B：采购原料和辅助材料，包括钢管管体、包装物、防锈油等。

C、设备检查，做必要保养维护，为生产做准备。

2、铣床加工：

a：在钢管管体上，按照合同和加工图纸的要求，加工出相应的矩形割缝。

b：根据合同和图纸要求，在加工过程中将割缝长控制在±3mm之间，将缝宽控制在±0.1mm之间。

3、编制碾压控制程序：

a：测量铣床加工好的筛管缝宽H及公差。

b：根据铣床加工好的筛管类型，确定减径率，要求缝宽h与铣床加工后的缝宽H比值η为：

η＝[(H-h)/H]

c：根据铣床加工好的筛管的壁厚来确定减径量Q：

Q＝[(ψ-φ)·n/δ·A]

上述式中：铣床加工缝宽：Hmm

          碾压后缝宽：hmm

          铣床加工筛管壁厚：δmm

          铣床加工筛管直径：ψmm

          碾压装置调整参数：n

          碾压后筛管直径：φmm

          减径率：η

          减径补偿系数：A；

4、碾压处理装置：

将已加工好的筛管通过辊道送进由九架定径机架组成的碾压装置，碾压装置的3个定径辊沿筛管圆周方向成120度角摆放形成与被碾压的筛管直径相同的轧制孔型，轧辊沿筛管的轴向方向呈3°～6°的角度排列，所述筛管被送进旋转轧辊的机架中，由于上述角度的存在，筛管管体受到轧辊挤压，使被碾压的筛管螺旋前进，把所述步骤a加工好的矩形割缝的外表面向内挤压，从而得到外窄内宽的梯形缝筛管；在上述编程过程中已经计算得到了减径率和减径量基础上，在碾压操作中还需要对轧辊轴向角度进行1°～2°的微调；调整定径轧辊机架的轴向间距，调整范围在0.2mm～2mm之间，将轧辊的转速控制在900～1200rpm之间，利于保证筛管外表面光洁度和外形尺寸因而不仅可以精确调整外径尺寸，使之获得高的外径精度、表面光洁度，降低材料应力，使碾压后缝宽为0.5mm。

碾压处理装置的主要技术优点在于：

(1)、提高筛管的外缝尺寸精度、椭圆度及表面质量。

(2)、在同一直径尺寸下，只需调整辊轴的角度就可以精确制造出相近直径的梯形缝筛管。

(3)、碾压装置与筛管表面的速度差非常小，使筛管表面质量得到改善。

(4)、很好的解决了激光加工梯形缝筛管的投入大，加工成本费用高的问题，同时也解决了机械加工梯形缝筛管的缝宽达不到0.1mm的难题。

(5)、碾压加工与其他梯形缝筛管加工的最大区别是进行一次加工，而传统的梯形缝加工要进行两次，即两刀加工才能完成梯形缝加工。

Claims (1)

1.一种采用碾压处理装置加工成梯形缝筛管的加工方法，该方法先是在铣床上加工好矩形缝筛管，采用限位器来控制割缝的长度，然后再经过碾压处理加工成梯形缝筛管，碾压处理装置是定径辊沿筛管圆周及辊向呈一定角度的排列，并可根据筛管管体直径的不同调整其轴向角度的装置，该方法包括有以下步骤：

(一)、铣床加工：

a、在被加工套管上，按照合同和加工图纸的要求，加工出相应的矩形割缝；

b、根据合同和图纸要求，加工过程中在机床上加装限位器来控制割缝长度；

(二)、编制碾压控制程序：

a：测量铣床加工好的筛管缝宽H及公差；

b：根据铣床加工好的筛管类型，确定减径率，要求缝宽h与铣床加工后的缝宽H比值η为：

η＝[(H-h)/H]

c：根据铣床加工好的筛管的壁厚来确定减径量Q：

Q＝[(ψ-φ)·n/δ·A]

上述式中：铣床加工缝宽：Hmm

碾压后缝宽：hmm

铣床加工筛管壁厚：δmm

铣床加工筛管直径：ψmm

碾压装置调整参数：n

碾压后筛管直径：φmm

减径率：η

减径补偿系数：A；

(三)、碾压处理：将已加工好的筛管通过辊道送进由九架定径机架组成的碾压装置，碾压装置的3个定径辊沿筛管圆周方向成120度角摆放形成与被碾压的筛管直径相同的轧制孔型，轧辊沿筛管的轴向方向呈3°～6°的角度排列，所述筛管被送进旋转轧辊的机架中，由于上述角度的存在，筛管管体受到轧辊挤压，使被碾压的筛管螺旋前进，把所述步骤a加工好的矩形割缝的外表面向内挤压，从而得到外窄内宽的梯形缝筛管；在上述编程过程中已经计算得到了减径率和减径量基础上，在碾压操作中还需要对轧辊轴向角度进行1°～2°的微调；调整定径轧辊机架的轴向间距，调整范围在0.2mm～2mm之间，将轧辊的转速控制在900～1200rpm之间，利于保证筛管外表面光洁度和外形尺寸；

(四)、碾压筛管检验：每支碾压的筛管在出厂之前，要经过操作者自检、专业人员检验和复检、出厂抽检的过程，最后开具碾压筛管合格证，以保证筛管的质量；

(五)、碾压筛管精整：

a、将铣床加工好的筛管用筛管内表面处理装置把筛管的内表面毛刺清除干净；

b、采用高压水将加工好的筛管管壁内的残留毛刺冲干净，再用压缩空气将所述筛管管体内壁的水冲掉，保证管体内壁的干净和干燥防止生锈；

c、将碾压后的筛管内表面再用压缩空气清理一遍，保证管体内表面不留残渣；

d、管体内外涂防锈油；

e、套塑料筒布，用包装带包装后入成品料架。

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