CN101987329B - 用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法 - Google Patents

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周勇其
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Shanghai Hailong Petroleum Pipe Material Institute
Shanghai Hilong Drill Pipe Co., Ltd.
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SHANGHAI HILONG DRILL PIPE CO Ltd
SHANGHAI HAILONG PETROLEUM PIPE MATERIAL INSTITUTE
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本发明公开了一种用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法，首先控制钻杆管壁的单边加厚余量至1.0-1.5mm，依据加厚总量，第一道次与第二道次加厚比的比例设为4.2-4.8∶5.2-5.8，控制第一道次钻杆外壁加厚锥面长度于130-150mm间，通过反向成型与缩径转移将外加厚过渡段转移到钻杆内壁形成内加厚过渡段，完成两道次加厚，第二道次的后半段为钻杆内外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和冲头挤压成型；本方法在保证钻管加厚的同时减少了钻管加厚的加工工序，降低了加工成本，提高了加工效率。

Description

用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法
技术领域
本发明涉及钻杆加厚的方法，尤其涉及一种用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法。
背景技术
钻杆是石油天然气钻采工程的主要工具与装备，钻杆的价值占到整个钻采系统的50％以上。一般钻杆由公接头、母接头和管体通过焊接连接组成。由于接头的管壁较厚，而管体管壁较薄，为了保证接头与管体焊缝处的强度，同时避免出现截面突变造成应力集中，通常都对钻杆管体的两端进行加厚，形成与接头管壁一致的加厚段，加厚段为壁厚平稳过渡的内加厚过渡段或外加厚过渡段。一般钻杆加厚方法大多采用多道次内外加厚工艺，如控制成型加厚方法，该法采用反向成型、缩径转移的工艺，先通过加厚模具对钻杆进行外过渡段加厚，再通过缩径模具将外加厚过渡段转移到钻杆内壁，控制成型加厚方法一般采用三道次加厚，实现了内加厚过渡段从自由成型向控制成型的转变。而钻杆的传统加厚方法为自由成型工艺方法，即：内外同时加厚，外加厚过渡段可以通过模具控制形状，内加厚只能通过冲头顶进，金属填充冲头与内壁的间隙形成，前后道次衔接叠加，形成内加厚过渡段。内加厚过渡段形状和表面质量无法控制是自由成型加厚方法的最大缺陷。控制成型加厚方法与传统自由成型方法相比，内加厚过渡段过渡平滑，表面没有凹坑、凸起，不用打磨，轧制流线保持完整，具有较好的防刺漏作用。
对于常用的31/2-51/2英寸钻杆来说，管体两端一般都要经过三道次的加厚，使管端壁厚从9.19mm增加到21.85mm，不管是传统的自由成型还是先进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，这是钢管锻造行业普遍接受和遵循的准则性参数，加厚比为新壁厚与原壁厚之比。按照每道次1.5的加厚比，钻杆管体从9.19mm增加到21.85mm，计算加厚余量在内，需要2.5个加厚道次，也就是要经过3个加厚道次。三道次可以加厚到31.01mm，而实际生产当中考虑到加工余量，管壁只加厚到24.85mm，说明加厚过程的功效没有充分得到利用，浪费了加厚工序，提高了加工成本，同时降低了加工效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法，利用本方法在保证钻管加厚的同时减少了钻管加厚的加工工序，降低了加工成本，提高了加工效率。
为解决上述技术问题，本发明用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法包括如下步骤：
步骤一、控制钻杆管壁加厚作业过程中内外壁的加厚余量，钻杆内外壁的单边加厚余量分别缩小到1.0-1.5mm；
步骤二、依据钻杆管壁的加厚总量，分配加厚作业中两个道次的加厚比，第一道次加厚比与第二道次加厚比的比例为：4.2-4.8∶5.2-5.8；
步骤三、控制第一道次钻杆外壁加厚的锥面长度防止失稳，通过缩径模具控制缩径点保证钻杆内壁加厚过渡区长度，第一加厚道次的锥面长度控制在130-150mm；
步骤四、实施反向成型与缩径转移，反向成型与缩径转移是通过缩径模具将在钻杆外壁依靠模具制成的外加厚过渡段，通过径向挤压转移到钻杆内壁，形成控制成型的内加厚过渡段；
步骤五、完成钻杆管壁的两道次加厚，第二道次的后半段为钻杆内外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和冲头挤压成型。
由于本发明用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法采用了上述技术方案，即首先控制钻杆管壁的加厚余量至1.0-1.5mm，依据加厚总量，第一道次与第二道次加厚比的比例设为4.2-4.8∶5.2-5.8，控制第一道次钻杆外壁加厚锥面长度于130-150mm间，通过反向成型与缩径转移将外加厚过渡段转移到钻杆内壁形成内加厚过渡段，完成两道次加厚，第二道次的后半段为钻杆内外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和冲头挤压成型；本方法在保证钻管加厚的同时减少了钻管加厚的加工工序，降低了加工成本，提高了加工效率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本方法钻杆加厚的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法包括如下步骤：
步骤一、控制钻杆管壁加厚作业过程中内外壁的加厚余量，钻杆内外壁的单边加厚余量分别缩小到1.0-1.5mm；由于钻杆加厚后焊接前，需要对内加厚平行段Liu、外加厚平行段leu和焊径进行精加工，使加厚端的端面与接头焊径端的断面形状尺寸保持完全一致，因此钻杆加厚时要为精加工保留加工余量；传统加厚工艺和控制成型加厚方法中，内外加厚余量一般设为2.0~2.5mm；缩减内外加厚余量可保留更多的有效加厚量。
步骤二、依据钻杆管壁的加厚总量，分配加厚作业中两个道次的加厚比，第一道次加厚比与第二道次加厚比的比例为：4.2-4.8∶5.2-5.8；如果第一道次加厚比过大，容易引起管壁在外加厚过渡段meu的外锥面处失稳，出现凹坑与突起，降低加厚质量，甚至造成次品，因此第一道次分配的加厚比应小于第二道次的加厚比；
步骤三、控制第一道次钻杆外加厚过渡段meu的锥面长度防止失稳，通过缩径模具控制缩径点保证钻杆内壁加厚过渡区长度，第一加厚道次的锥面长度控制在130-150mm；如果小于130mm，则容易出现失稳，如果大于150mm，则易造成外加厚不足，缩径后内加厚过渡段miu加厚不足；
步骤四、实施反向成型与缩径转移，反向成型与缩径转移是通过缩径模具将在钻杆外壁依靠模具制成的外加厚过渡段meu，通过径向挤压转移到钻杆内壁，形成控制成型的内加厚过渡段miu；
步骤五、完成钻杆管壁的两道次加厚，第二道次的后半段为钻杆内外壁内加厚平行段liu和外加厚平行段leu的填充，依靠外部模具和冲头挤压成型。
以管径127mm、壁厚9.19mm的钻杆加厚为例，首先将管壁总的加厚余量降低至3mm，总的加厚量为15.66mm，按照两道次加厚设计，总加厚比为2.70，平均单道次加厚比为1.64；考虑到第一道次加厚量大容易失稳的原因，将总加厚比在第一、第二道次分配为：1.62和1.67，同时将第一道次的外锥面长度控制在130～150mm。第一道次加厚完成后，外加厚平行段厚度为14.88～14.89mm，加厚段内表面没有出现凹坑与凸起；然后进行缩径转移，使外加厚过渡锥面转移至内表面，形成内加厚过渡锥面；再进行第二道次加厚，内加厚锥面保持不变，外加厚平行段厚度增加至24.85mm，加厚作业完成。
本方法加厚的钻杆管壁内加厚锥面光滑平顺，没有凹坑、凸起，不用修磨，原始轧制流线完整；减少了钻杆的加厚道次，生产效率提高30％以上；减少模具使用量，降低了生产成本，以前需要三个道次的加厚过程，改为两个道次后，可以节省一套加紧模具和一套加厚模具；同时也减少钻杆加热时间，节约能源30％以上。

Claims (1)

1.一种用于油气开采钻杆的两道次控制成型加厚方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、控制钻杆管壁加厚作业过程中内外壁的加厚余量，钻杆内外壁的单边加厚余量分别缩小到1.0-1.5mm；
步骤二、依据钻杆管壁的加厚总量，分配加厚作业中两个道次的加厚比，第一道次加厚比与第二道次加厚比的比例为：4.2-4.8∶5.2-5.8；
步骤三、控制第一道次钻杆外壁加厚的锥面长度防止失稳，通过缩径模具控制缩径点保证钻杆内壁加厚过渡区长度，第一加厚道次的锥面长度控制在130-150mm；
步骤四、在第一道次加厚完成后，实施反向成型与缩径转移，反向成型与缩径转移是通过缩径模具将在钻杆外壁依靠模具制成的外加厚过渡段，通过径向挤压转移到钻杆内壁，形成控制成型的内加厚过渡段；
步骤五、再进行第二道次加厚，以完成钻杆管壁的两道次加厚，其中第二道次的后半段为钻杆内外壁加厚平行段的填充，依靠外部模具和冲头挤压成型。
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