CN102814355A

CN102814355A - 加工内加厚铝合金钻杆管体的设备

Info

Publication number: CN102814355A
Application number: CN2012103468315A
Authority: CN
Inventors: 石奇; 冯春; 庞佃军; 王德胜; 庞云伦; 时超
Original assignee: ZIBO SIZHUANG ALUMINIUM INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZIBO SIZHUANG ALUMINIUM INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: CN102814355B

Abstract

本发明公开了一种加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，属于钻井设备技术领域，其包括操作台，特征在于：操作台上前后依次设置前支撑座、外支撑管和后支撑座；前、后支撑座间架设管件，管件穿过外支撑管且与外支撑管同轴设置，管件的管壁上安装滚压头，滚压头联接使其径向移动的控制机构；管件由电机带动在前、后支撑座中旋转；外支撑管联接使其沿操作台前后移动的第一伺服动力装置。此种加工设备可将待加工的等径铝合金管夹持在外支撑管内，由控制机构控制滚压头的开度，滚压头滚压铝合金管体的内壁，同时外支撑管带动铝合金管体前后移动，使铝合金管体一次滚压成型，保障其不同壁厚段的连续过渡，同时避免了由于墩粗而导致变形量不可控的弊端。

Description

加工内加厚铝合金钻杆管体的设备

技术领域

本发明属于钻井设备技术领域，具体涉及一种加工内加厚铝合金钻杆管体的设备。

背景技术

钻杆是石油、天然气开采工具的主要组成部分，钻杆由管体和螺纹接头组成。螺纹接头和管体间采用摩擦焊接方式，为了保证螺纹接头与管体焊缝处的强度，同时避免因截面突变引起应力集中，管体的两个端部都要加厚，形成与螺纹接头壁厚一致的加厚段，实现与螺纹接头的平滑过渡。如此以来，管体就形成了一种两端加厚的变断面管，通常可采用内加厚、外加厚和内外加厚的方式。

另一方面，随着钻井深度的增加，钻杆的重量也相应增加，这就要求增加设备的承重能力，还要提高钻杆管体本身的强度性能，因此能够选择一种材料的强度与其密度之比较高的钻探管体，不但可以减轻钻杆自身的重量，便于在施工条件比较复杂的高山丘陵搬运，而且还降低了对钻探设备承重能力的要求。经研究表明，与常规钢钻杆相比，铝合金钻杆密度小，可以降低钻机负荷，提高深井钻杆的过载拉伸能力，加快钻井速度。同时由于铝合金弹性模量约相当于钢材的33%，具有良好地抗弯曲载荷性能，可以提高钻杆的抗弯曲疲劳能力。此外，铝合金钻杆还具有抗腐蚀能力强、无磁特性等优点，所以铝合金钻杆已成为未来深孔钻杆发展的一种趋势。

加工这种两端内加厚的变断面铝合金管，如果采用钢钻杆常用的墩粗方法，外螺纹加厚段的变形量不大，变形质量容易控制，但是内螺纹加厚端长度长达1.3米，变形量非常大，变形质量难以控制，从而影响铝合金钻杆管体的成型质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，能够提高铝合金钻杆管体的成型质量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，包括操作台，其特征在于：在操作台上自前至后依次设置前支撑座、外支撑管和后支撑座；

前、后支撑座间架设管件，管件穿过外支撑管且与外支撑管同轴设置，管件的管壁上安装滚压头，滚压头联接控制机构，控制机构使滚压头沿管件径向移动；

管件联接电机，电机带动管件在前、后支撑座中旋转；

外支撑管联接第一伺服动力装置，第一伺服动力装置带动外支撑管沿操作台前后移动。

优选的，还包括滑动支架，滑动支架上设有滑块，管壁中开设与滑块相配装的滑槽，滑动支架的内腔中设置安装滚压头的滚轴。

优选的，控制机构包括伸缩式执行部件和张紧拉杆，伸缩式执行部件带动张紧拉杆前后移动，张紧拉杆分为粗段、细段和联接粗段与细段的过渡段，滑动支架的内端支撑在张紧拉杆上。

优选的，控制机构为第二伺服动力装置，第二伺服动力装置联接滑动支架。

优选的，第一或者第二伺服动力装置为伺服油缸或者伺服气缸或者伺服电机。

优选的，操作台上设有滑轨，外支撑管滑动安装在滑轨上。

优选的，外支撑管分为上半管和下半管，上半管和下半管的一端铰装在开合轴上、另一端由压紧油缸锁紧。

优选的，外支撑管上设置保温层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于管件的管壁上安装有滚压头，控制机构使滚压头沿管件径向移动；电机带动管件和滚压头在前、后支撑座中旋转；外支撑管联接第一伺服动力装置，第一伺服动力装置带动外支撑管沿操作台前后移动，可将待加工的内径相同的铝合金管夹持固定在外支撑管内，由电机带动管件和滚压头旋转，控制机构控制滚压头的开度，滚压头滚压铝合金管体的内壁，同时由第一伺服动力装置带动外支撑管和铝合金管体前后移动，使铝合金管体一次滚压成型，保障其不同壁厚段的连续过渡，同时避免了由于墩粗而导致变形量不可控的弊端。

2、由于滚压头通过滑动支架安装在管壁中，可使滑动支架与控制机构接触，为滚压头预留了自由转动的空间，实现对铝合金管体的滚动式挤压，保障了滚压效果，同时降低了第一伺服动力装置的驱动力；滚压头通过滑动支架滑动安装在管壁中，结构简单，并约束了滚压头的移动方向，进一步提高了铝合金管体的滚压成型质量。

3、控制机构采用伸缩式执行部件和张紧拉杆，伸缩式执行部件带动张紧拉杆前后移动，张紧拉杆分为粗段、细段和联接粗段与细段的过渡段，滑动支架的内端支撑在张紧拉杆上，结构简单，便于控制，运行可靠。

4、控制机构为第二伺服动力装置，第二伺服动力装置联接滑动支架，技术成熟，便于实现。

5、由于操作台上设有滑轨，外支撑管滑动安装在滑轨上，保证了外支撑管和铝合金管体的移动方向，进一步提高了铝合金管体的成型效果，同时降低了第一伺服动力装置的驱动力。

6、由于外支撑管分为上半管和下半管，上半管和下半管的一端铰装在开合轴上、另一端由压紧油缸锁紧，在滚压铝合金管体加厚两端的同时，控制其外径的前提下，实现了外支撑管的开合式结构，便于铝合金管体的取放操作。

7、外支撑管上设置保温层，减缓了铝合金管体的温度散失，从而进一步保证了铝合金管体的滚压成型质量。

8、本发明结构简单，提高了铝合金管体的成型质量，便于在行业内推广应用。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图；

图2是管件与滚压头的连接结构立体图；

图3是图2中A-A剖面视图；

图4是图3中B-B剖面视图；

图5是外支撑管与操作台的连接结构示意图。

图中标记：1、操作台；11、滑轨；2、前支撑座；3、管件；4、外支撑管；

41、上半管；42、下半管；43、保温层；44、开合轴；45、压紧油缸；

46、第一伺服动力装置；5、后支撑座；6、滚压头；61、滑动支架；62、滑块；63、滑槽；7、张紧拉杆；8、伸缩式执行部件；9、电机；10、铝合金管体。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例一

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明中的操作台1上自前至后依次设置前支撑座2、外支撑管4和后支撑座5；前支撑座2和后支撑座5间架设管件3，管件3穿过外支撑管4且与外支撑管4同轴设置，管件3的管壁上安装滚压头6，滚压头6联接控制机构，控制机构使滚压头6沿管件3径向移动；管件3联接电机9，电机9带动管件3在前支撑座2和后支撑座5中旋转；外支撑管4联接第一伺服动力装置46，第一伺服动力装置46带动外支撑管4沿操作台1前后移动，可将待加工的等内径铝合金管体10夹持固定在外支撑管4内，由控制机构调节滚压头6与管件3中心的距离，将滚压头6远离管件3中心时为张开状态，向管件3中心方向移动时为缩紧状态，如此控制滚压头6的开度，即滚压头6与管件3中心间的距离大小；滚压头6滚压铝合金管体10的内壁，同时由第一伺服动力装置46带动外支撑管4和铝合金管体10前后移动，使铝合金管体10一次滚压成型，保障其不同厚度段的连续过渡，同时避免了由于墩粗而导致变形量不可控的弊端。

为规范滚压头6在管件3中的移动轨迹，可采用滑动支架61方式，滑动支架61上设有滑块62，管壁中开设与滑块62相配装的滑槽63，滑块62安装在滑槽63中，滑动支架61的内腔中设置安装滚压头6的滚轴，可使滑动支架61与控制机构接触，为滚压头6预留了自由转动的空间，实现对铝合金管体10的滚动式挤压，保障了滚压效果，同时降低了第一伺服动力装置46的驱动力；滚压头6滑动安装在滑动支架61中，结构简单，并约束了滚压头6的移动方向，进一步提高了铝合金管体10的滚压成型质量。

上述控制机构包括伸缩式执行部件8和张紧拉杆7，伸缩式执行部件8带动张紧拉杆7前后移动，张紧拉杆7穿设在管件3的内腔中，并与管件3同轴设置，张紧拉杆7分为粗段、细段和联接粗段与细段的过渡段，滑动支架61的内端支撑在张紧拉杆7上，通过拉动张紧拉杆7，使滑动支架61接触张紧拉杆7的不同段，来控制滚压头6的开度，结构简单，便于控制且运行可靠。操作台1上设有滑轨11，外支撑管4滑动安装在滑轨11上，保证了外支撑管4和铝合金管体10的移动方向，进一步提高了铝合金管体10的成型效果，同时降低了第一伺服动力装置46的驱动力。外支撑管4分为上半管41和下半管42，上半管41和下半管42的一端铰装在开合轴44上、另一端由压紧油缸45锁紧，在滚压铝合金管体10加厚两端的同时，控制其外径的前提下，实现了外支撑管4的开合式结构，便于铝合金管体10的取放操作，并便于上半管41与下半管42的准确扣合。外支撑管4上设置保温层43，减缓了铝合金管体10的温度散失，从而进一步保证了铝合金管体10的滚压成型质量。

上述开合式结构还可以采用其它形式，例如现有技术中的卡合式联接，然后由液压油缸张紧上半管41与下半管42的联接部。第一伺服动力装置46可以选用现有技术中的伺服油缸或者伺服气缸或者伺服电机，在此不再赘述。伸缩式执行部件8可以选用现有技术中的液压缸或者千斤顶等装置，只要能够实现伸缩功能即可。

工作时，先把等内径的铝合金管体10经2小时的430℃热处理，使之退火后套装在管件3上，并卡装固定在外支撑管4中，伸缩式执行部件8拉动或者推动张紧拉杆7，改变滑动支架61在张紧拉杆7上的相对位置，调节滚压头6的开度；同时电机9带动管件3和滚压头6旋转，滚压铝合金管体10的内壁，通过控制外支撑管4的行进速度和滚压头6的开度，实现铝合金管体10内腔的变径，一次滚压出两端内加厚的铝合金钻杆管体，整个成型过程可控，保障了两端内加厚的铝合金钻杆管体的成型质量。

实施例二

控制滚压头6开度的控制机构选用第二伺服动力装置，第二伺服动力装置位于管件3的内腔中，联接滑动支架61的内端。其中，第二伺服动力装置可以与第一伺服动力装置46相同，选用现有技术中的伺服油缸或者伺服气缸或者伺服电机，其余均同实施例一。

控制机构可以安装在管件3的内腔中，也可以安装在管件3的管壁中或者管件3的外壁与铝合金管体10的内壁围成的空腔中，只要能够调整滚压头6与管件3中心的距离即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，包括操作台，其特征在于：在操作台上自前至后依次设置前支撑座、外支撑管和后支撑座；

管件联接电机，电机带动管件在前、后支撑座中旋转；

2.按照权利要求1所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：还包括滑动支架，滑动支架上设有滑块，管壁中开设与滑块相配装的滑槽，滑动支架的内腔中设置安装滚压头的滚轴。

3.按照权利要求2所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：控制机构包括伸缩式执行部件和张紧拉杆，伸缩式执行部件带动张紧拉杆前后移动，张紧拉杆分为粗段、细段和联接粗段与细段的过渡段，滑动支架的内端支撑在张紧拉杆上。

4.按照权利要求2所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：控制机构为第二伺服动力装置，第二伺服动力装置联接滑动支架。

5.按照权利要求4所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：第一或者第二伺服动力装置为伺服油缸或者伺服气缸或者伺服电机。

6.按照权利要求1所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：操作台上设有滑轨，外支撑管滑动安装在滑轨上。

7.按照权利要求1至6中任一所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：外支撑管分为上半管和下半管，上半管和下半管的一端铰装在开合轴上、另一端由压紧油缸锁紧。

8.按照权利要求7所述的加工内加厚铝合金钻杆管体的设备，其特征在于：外支撑管上设置保温层。