CN103143669A

CN103143669A - 油井管外加厚方法及使用该方法制造的油井管

Info

Publication number: CN103143669A
Application number: CN201210583561XA
Authority: CN
Inventors: 肖天甫; 李小星; 邓龙仁; 刘蓉; 龚剑兵
Original assignee: NANTONG YONGDA PIPE INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: NANTONG YONGDA PIPE INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103143669B

Abstract

本发明提供了一种油井管外加厚方法，方法包括S1、根据加热长度，加热待加厚油井管；S2、设定送料长度及第一次加厚顶锻力后将待加厚油井管送至加厚装置加厚，完成第一加厚量并冷却；S3、设定第二次加厚顶锻力，完成第二加厚量并冷却；S4、设定第三次加厚顶锻力，完成第三加厚量，产品成型。本发明的有益效果在于，加厚现有13Cr油井管，延长过渡带，使油井管符合现有开采需要的同时，延长油井管使用寿命。

Description

油井管外加厚方法及使用该方法制造的油井管

技术领域

本发明涉及石油管道制造领域，尤其涉及一种油井管外加厚方法及基于该方法的13Cr油井管。

背景技术

油井管是石油钻采工业中大量使用的重要零件，其性能的好坏直接关系到钻井作业的成功与否。目前世界上大多数国家都采用API（美国石油协会）标准来生产油井管。上述标准对石油油井管的等级、规格、加厚方式等都做了比较详细的规定。在油井钻进过程中，油井管由于承受由交变载荷引起的较大应力突变，常常过早失效，油井管的失效形式主要有一下三种：腐蚀、磨损和疲劳失效。导致事故的根本原因是油井管加厚结构不合理引起的疲劳或腐蚀失效。在此基础上进一步研究表明：过渡区的形状对油井管的使用寿命有显著影响。加厚过渡区越长，过渡区曲率半径越大，应力集中越小，疲劳及腐蚀疲劳寿命越高。

随着石油行业的发展，对深井，水平井，天然气的开采等要求已逐步提高，也对石油钻具的加工生产提高了要求，API标准规定管体屈服强度为827至1034MPa，抗拉强度大于896MPa，伸长率大于等于14％，冲击功大于50J，单个最小值不得小于44J；加厚段屈服强度为827至1034MPa，抗拉强度大于896MPa，伸长率大于等于20%，冲击功大于90J，单个最小值不得小于80J。传统的加厚方法已经无法完成超级13Cr的加厚成型，这样也就无法生产出高标准，高要求的石油钻具。

发明内容

本发明的目的是提供一种加厚现有13Cr井管，延长过渡带，使油井管符合现有开采需要的同时，延长油井管使用寿命。

根据本发明的一个方面，提供了一种油井管外加厚方法，方法包括：

S1、根据加热长度，加热待加厚油井管；

S2、设定送料长度及第一次加厚顶锻力后将待加厚油井管送至加厚装置加厚，完成第一加厚量并冷却；

S3、设定第二次加厚顶锻力，完成第二加厚量并冷却；

S4、设定第三次加厚顶锻力，完成第三加厚量，产品成型。

在一些实施方式中，根据加厚需要，设定所述待加厚油井管的加厚长度、加厚宽度以及油井管过渡带长度。

在一些实施方式中，步骤S1中，根据加厚长度、加厚宽度以及油井管过渡带长度，确定加热过程中的送料长度。管段加热长度的合理选择对加厚质量起着重要作用，加热长度过长，则在加厚过程中金属向后流动，造成管段加厚长度不够，钢管在靠近模具处凸起，产生不完全镦粗，即模子不能充满。对压缩长度较长而壁厚较薄的钢管，加热长度过长还容易使加厚部分引起折皱缺陷。加热长度过短，会造成加厚过渡部分太徒，有时部分金属不能向后流动，而是从模具两边的缝隙中挤出。使钢管的加厚端部造成“闷车”。管端加热长度取决于加厚段的长度，根据加厚工具孔型设计所得到的管端总变形长度和所使用的加热炉特点而定。管端加热长度等于压缩部分长度、加厚部分长度、过渡部分长度和附加的加热长度之和。

在一些实施方式中，加热长度为送料长度加50mm。由于13Cr油井管的材质问题，加热过程中难以避免加热部分和未加热部分间热量的传递，当加热部分与未加热部分的接触部位温度过高时，会影响13Cr油井管的硬度，造成13Cr油井管的断裂。加热长度增加50mm，可使得加热部分与未加热部分的接触部位形成缓冲区，可保证加热部分油井管的完整性，避免因为热量传递造成的管道本身断裂的现象发生。

在一些实施方式中，步骤S1中，加热温度为1200±5℃。1200℃使得13Cr达到合适的锻造温度。

在一些实施方式中，第一加厚量、第二加厚量以及第三加厚量，分别为总加厚量的三分之一。三次加厚量相等，可使厚度增加更加均匀，且使得加厚过程中的误差减少。

在一些实施方式中，第一次加厚顶锻力为18Mpa，第二次加厚顶锻力为20Mpa，第三次加厚顶锻力为25Mpa。

相应的，本发明还提供了一种基于这种油井管外加厚方法的外加厚13Cr油井管，包括油井管本体，油井管本体两端端头处设置有加厚带，加厚带与油井管本体之间设置有过渡带，过渡带长度为80mm~120mm。管端加热长度的合理选择对加厚质量起着重要作用，加热长度过长，则在加厚过程中金属向后流动，造成管段加厚长度不够，钢管在靠近模具处凸起，产生不完全镦粗，即模子不能充满。对压缩长度较长而壁厚较薄的钢管，加热长度过长还容易使加厚部分引起折皱缺陷。加热长度过短，会造成加厚过渡部分太徒，有时部分金属不能向后流动，而是从模具两边的缝隙中挤出。使钢管的加厚端部造成“闷车”。管端加热长度取决于加厚段的长度，根据加厚工具孔型设计所得到的管端总变形长度和所使用的加热炉特点而定。管端加热长度等于压缩部分长度、加厚部分长度、过渡部分长度和附加的加热长度之和。

附图说明

图1为本发明一实施方式的油井管外加厚方法的流程图;

图2为本发明一实施方式的外加厚13Cr油井管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述说明。

图1示意性地显示了根据本发明一实施方式的油井管外加厚方法的流程步骤。如图所示，方法包括:

S1、根据加热长度，加热待加厚油井管；

S2、按照送料长度将待加厚油井管送至加厚装置加厚，完成第一加厚量并冷却；

S3、设定第二次加厚顶锻力，完成第二加厚量并冷却；

S4、设定第三次加厚顶锻力，完成总加厚量，产品成型。

在步骤S1前，根据加厚需要，设定待加厚油井管的加厚长度、加厚宽度，并且根据API标准（美国石油协会标准）确定油井管过渡带长度，通过加厚长度、加厚宽度以及油井管过渡带长度确定中频炉加热时的油井管送料长度。

设定待加厚油井管的加厚长度为Leu，加厚宽度为A，过渡带长度为Meu。根据体积不变原理，设定待加厚油井管的外径为D；加厚A宽度后，油井管外径为d，内径为x，则油井管缩短量△L为：

△L=（D²-d²）*(Leu+Meu/2)/(d²-x²)。设定送料长度为L，则有送料长度L=△L+Leu+Meu，从而得到送料长度。管段加热长度的合理选择对加厚质量起着重要作用，加热长度过长，则在加厚过程中金属向后流动，造成管段加厚长度不够，钢管在靠近模具处凸起，产生不完全镦粗，即模子不能充满。对压缩长度较长而壁厚较薄的钢管，加热长度过长还容易使加厚部分引起折皱缺陷。加热长度过短，会造成加厚过渡部分太徒，有时部分金属不能向后流动，而是从模具两边的缝隙中挤出。使钢管的加厚端部造成“闷车”。管道加热长度取决于加厚段的长度，根据加厚工具孔型设计所得到的管道总变形长度和所使用的加热炉特点而定。管端加热长度等于压缩部分长度、加厚部分长度、过渡部分长度和附加的加热长度之和。

确定中频加热炉送料长度后，确定中频加热炉的加热长度和加热温度。在本发明的一实施方式中，中频加热炉的加热长度为送料长度加50mm，由于13Cr油井管的材质问题，加热过程中难以避免加热部分和未加热部分间热量的传递，当加热部分与未加热部分的接触部位温度过高时，会影响13Cr油井管的硬度，造成13Cr油井管的断裂。加热长度增加50mm，可使得加热部分与未加热部分的接触部位形成缓冲区，可保证加热部分油井管的完整性，避免因为热量传递造成的管道本身断裂的现象发生。加热温度为1200±5℃。当加热到1200±5℃时，13Cr油井管达到合适的锻造温度。

在步骤S2中，根据送料长度，将加热过后达到锻造温度的13Cr油井管送至加厚装置内，在本发明的该实施方式中，方法中使用的加厚装置为800T加厚机。根据步骤S1中得出的数据，设定加厚装置的送料长度、压缩量，并且设定加厚装置的顶锻力和顶锻速率。接着使用800T加厚机对达到锻造温度的13Cr油井管进行加厚。根据本发明的该实施方式，在步骤S2中，加厚机顶锻力设定为18Mpa，顶锻速度为70mm/S。加厚过程中，管料按照设定好的程序进行加厚，完成第一加厚量。该道次完成，产品经过修磨和自然冷却到室温后，进行第二道次的生产。

在步骤S3中，改变顶锻力为20Mpa，加厚过程中，管料按照设定好的程序进行加厚，完成第二加厚量。该道次完成，产品经过修磨和自然冷却到室温后，进行第三道次的生产。

在步骤S4中，改变顶锻力为25Mpa，加厚过程中，管料按照设定好的程序进行加厚，完成第三加厚量。该道次完成，产品经过修磨和自然冷却到室温后，可以得到加厚成品。

在本发明的该实施方式中，第一加厚量、第二加厚量、第三加厚量都为总加厚量的三分之一。三次加厚量相等，可使厚度增加更加均匀，且使得加厚过程中的误差减少。

相应的，本发明还提供了基于这样的油井管外加厚方法生产的一种外加厚13Cr油井管。如同2所示，包括油井管本体10，油井管本体10两端端头处加厚带30，加厚带30与油井管本体10之间设置有过渡带20，过渡带20的长度为80mm~120mm。本实施方例中，过渡带20长度为80mm。

应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.油井管外加厚方法，其特征在于，方法包括：

S1、根据加热长度，加热待加厚油井管；

S2、设定送料长度及第一次加厚顶锻力后将所述待加厚油井管送至加厚装置加厚，完成第一加厚量并冷却；

S3、设定第二次加厚顶锻力，完成第二加厚量并冷却；

S4、设定第三次加厚顶锻力，完成第三加厚量，产品成型。

2.根据权利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步骤S1前，根据加厚需要，设定所述待加厚油井管的加厚长度、加厚宽度以及油井管过渡带长度。

3.根据权利要求2所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据所述加厚长度、所述加厚宽度以及所述油井管过渡带长度，确定加热过程中的送料长度。

4.根据权利要求3所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述加热长度为所述送料长度加50mm。

5.根据权利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步骤S1中加热温度为1200±5℃。

6.根据权利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述第一加厚量、所述第二加厚量以及所述第三加厚量，分别为总加厚量的三分之一。

7.根据权利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述第一次加厚顶锻力为18Mpa，所述第二次加厚顶锻力为20Mpa，所述第三次加厚顶锻力为25Mpa。

8.一种应用如权利要求1至7中任一项所述的油井管外加厚方法制造的外加厚13Cr油井管，其特征在于，包括油井管本体（10），所述油井管本体（10）两端设置有加厚带（30），所述油井管本体（10）与所述加厚带（30）之间设置有过渡带（20），所述过渡带（20）长度为80mm~120mm。