CN103643015A - 油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气田射孔完井中所用的油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺。该工艺主要包括步骤：在整形架上将废旧射孔枪表面感应加热、外压整形后，再进行表面感应加热热处理，然后对处理过的射孔枪按照行业标准进行陈品检验及模拟实验。经过上述修复工艺处理后的射孔枪完全达到行业使用标准而重复利用，从而降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及油气田射孔完井中所用的射孔枪管修复工艺，具体的说是一种油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺。
背景技术
在油田油水井的井下完井中，射孔弹在井下一定深度的射孔器内引爆，产生瞬时高温和强烈的冲击力，击穿射孔器的盲孔部位。在射孔过程中，由于施工环境和使用环境非常恶劣，随着巨大的爆轰压力，枪管会因为剧烈的爆炸而膨胀变粗，不仅影响枪管的机械性能和力学性能，还会导致外径过大、穿孔和胀径，多功能部位都产生不同程度的破坏，致使射孔器枪身在使用一次后，影响枪管的再次使用，多数做报废产品或降级使用，这样便造成了很大的浪费，如果能将射孔枪修复再利用，达到性能等级而重复利用，意义非常重大。
发明内容
为了将射孔枪管修复再制造，达到性能等级而重复利用，降低生产成本，本发明提供一种油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺。
本发明的技术方案是：一种油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺，其特征在于包括以下步骤：
①首先加热：将清洗后的射孔枪放在整形架上，利用整形加上的电动装置，使射孔枪通过感应线圈并对表面3-5mm深度进行加热，加热时间20min ，单点加热时间15s，自动控制加热至1100-1200℃；
② 压整形：当表面热态的射孔枪经过整形架上的辊压模具时，辊压模具对射孔枪外壁进行外压整形即辊，恢复到射孔枪标准直径
③ 热处理：对经过加热及拉拔处理的射孔枪进行表面3-5mm亚温淬火与高温回火调质处理，其技术条件为：表面感应加热840～850℃油淬+表面感应加热550～600℃×0.5～1h保温炉内回火+表面感应加热770～800℃油淬+表面感应加热550～600℃×0.5～1h保温炉内回火；
④ 成品检验：超声波探伤，无裂纹；30MPa水压实验机压力检测，稳压30min，不渗不漏；
⑤模拟实验：首先对修复后的射孔枪进行100℃耐温试验，然后对修复后的射孔枪进行50℃，10MPa井压模拟井上测试，采用单发装药量37.7g的SL52YD-1型射孔弹，总装弹数量32发，对枪管进行模拟井射孔试验。
上述的油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺中的表面整形装置，主要包括机架、推进液压缸、小车、弹性支撑轮、限位板、感应加热线圈、模具座、扶正轮及若干组传动轮、下料液压缸及下料行程开关，所述推进液压缸置于机架的一侧，推进液压缸的前端固定连接法兰，可在机架上移动的小车靠近连接法兰，小车上水平固定中心限位管柱，中心限位管柱的一端固定射孔枪限位工装，限位管柱的另一端由固定在机架上的限位板支撑，限位板上设有行程开关；上述的感应加热线圈、模具座、扶正轮及若干组传动轮固定在机架上，且感应加热线圈靠近限位板，模具座靠近感应加热线圈，模具座内固定辊压模具；上述的扶正轮及若干组传动轮依次位于模具座的另一侧；而位于中心限位管柱下面的机架上固定行程开关，机架底座上固定带弹性支撑轮的举升液压缸，在位于传动轮下面的机架底座上固定下料液压缸；所述机架的另一侧还设有下料行程开关。
上述的推进液压缸上带有连接尾座。
本发明的有益效果是：在上述工艺中，加热及外压整形步骤中，仅对射孔枪外壁3-5mm范围内整形，对废旧射孔枪的整体力学性能指标影响小。不会使长度和直径发生变化；热处理采取的是亚温淬火，其加热温度是在奥氏体与铁素体之间双相区域内，比普通热处理温度低40-80℃，降低能耗，提高产品表层韧性，减少变形的裂纹产生，使修复的射孔枪表层力学性能达到最优化。
附图说明
图1为本发明中涉及到的表面整形装置布局示意图。
图中 1-连接尾座，2-推进液压缸，3-连接法兰，4-小车，5-射孔枪限位工装，6-废旧射孔枪，7-行程开关，8-中心限位管柱，9-举升液压缸，10-弹性支撑轮，11-限位板，12-行程开关，13-感应加热线圈，14-辊压模具，15-模具座，16-扶正轮，17-传动轮，18-下料液压缸，19-下料行程开关，20-机架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺，包括以下步骤：
①首先加热：将清洗后的射孔枪放在整形架上，利用整形加上的电动装置，使射孔枪通过感应线圈并对表面3-5mm深度进行加热，技术参数为：高频(200-250kHz)感应加热电源，型号：WH- 
-50，功率50KVA，输入电压380V，冷却水压≥0.03MPa；射孔枪管行走速度0.3m/min，整根管为6m长，加热时间20min ，单点加热时间15s，加热温度1100-1200℃；
②外压整形：当表面热态的射孔枪经过整形架上的辊压模具时，辊压模具对射孔枪外壁进行外压整形即辊，恢复到射孔枪标准直径；在整形过程中，套装与射孔枪管内的中心管柱8带有旋转功能，所以整个过程也可称之为辊拉拔，不会使长度和直径发生变化。
实施上述油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺中所用的表面整形装置，包括机架20，推进液压缸2、小车4、弹性支撑轮10、限位板11、感应加热线圈13、模具座15、扶正轮16及若干组传动轮17、下料液压缸18及下料行程开关19，所述推进液压缸2置于机架20的一侧，推进液压缸2的前端固定连接法兰3，可在机架20上移动的小车4靠近连接法兰3，小车上水平固定中心限位管柱8，中心限位管柱8的一端固定射孔枪限位工装5，限位管柱8的另一端由固定在机架20上的限位板11支撑，限位板11上设有行程开关12；上述的感应加热线圈13、模具座15、扶正轮16及若干组传动轮17固定在机架20上，且感应加热线圈13靠近限位板11，模具座15靠近感应加热线圈13，模具座15内固定辊压模具14；上述的扶正轮16及若干组传动轮17依次位于模具座15的另一侧；而位于中心限位管柱8下面的机架20上固定行程开关7，机架20底座举升液压缸9，举升液压缸9的上部固定带弹性支撑轮10；在位于传动轮17下面的机架底座上固定下料液压缸18；所述机架20的另一侧还设有下料行程开关19。此外，上述的推进液压缸上带有连接尾座1。
利用该装置对使用过的射孔枪管整形过程如下：首先，首先，将废旧射孔枪6从右端穿过辊压模具14及感应加热线圈13套装到中心限位管柱8上并由工装5定位，目的是防止在热态辊压过程中，射孔枪不稳定以及内径发生变化；然后，将举升液压缸9处于举升状态，目的是使射孔枪与推进液压缸2、感应加热线圈13、辊压模具14、扶正轮16同心；之后推进液压缸2推动小车4运动，此时废旧射孔枪6也一并前进，当小车4触碰到行程开关7时举升液压缸9回落；废旧当射孔枪6触碰到行程开关12时，推进液压缸2会带动废旧射孔枪6顺时针旋转，同时感应加热线圈13开始工作，对废旧射孔枪6加热，等废旧射孔枪6通过辊压模具14时，受到辊压模具14的作用力，而此时废旧射孔枪表面3-5mm范围内温度可达1100-1200℃，在此热态情况下，受到旋转力和辊压力同时作用，废旧射孔枪表面得到整形修复。由于辊压模具14的内径与标准射孔枪的外径一致，所以整形修复后的射孔枪外径尺寸可达到标准要求。而此过程也体现出了热态外压整形的核心。当小车4碰到限位板11时会停止前进，而液压缸2会推动中心限位管柱8带动修复过的射孔枪6继续前进。整体通过辊压模具14整形后，还要通过两组扶正轮16，在热态下对修复过的射孔枪管的直线度再次起到校正作用。当修复过的射孔枪触发下料行程开关19时，液压缸2会带动中心管柱8退出射孔枪管，然后下料液压缸18动作，实现自动下料。
整形后的射孔枪再进行下面的处理过程：
③热处理：对经过加热及拉拔处理的射孔枪进行表面3-5mm亚温淬火与高温回火调质处理，其技术条件为：表面感应加热840～850℃油淬+表面感应加热550～600℃×0.5～1h保温炉内回火+表面感应加热770～800℃油淬+表面感应加热550～600℃×0.5～1h保温炉内回火；上述的表面强韧化调质处理后，可使射孔枪表层3-5mm得到细小条状铁素体加回火索氏体及弥散分布的细小残余奥氏体，使枪管在保证较高强度和硬度的前提下，其表面层的塑性和韧性都得到一定的提高，经上述热处理后，射孔枪的表面层力学性能比新材质的还要好，所达到的表面层力学指标如下：
| HRC | αk/(J.cm2) | σs/MPa | σb/MPa | ψ(%) | |
| 新射孔枪 | 30—35 | 40-60 | 720-850 | 790-820 | 14-15 |
| 修复后射孔枪 | 35-40 | 80-120 | 900-920 | 920-980 | 16-18 |
上述步骤中，用油淬而非水淬，是因为32CrMo4射孔枪属中碳合金钢，其碳含量大于0.32%，且含有一定量的铬钼合金元素，属淬火裂纹敏感钢种，水淬易产生淬火裂纹。
④成品检验：超声波探伤，无裂纹；30MPa水压实验机压力检测，稳压30min，不渗不漏。
⑤模拟实验：首先对修复后的射孔枪进行100℃耐温试验；然后对修复后的射孔枪进行50℃，10MPa井压模拟井上测试，采用单发装药量37.7g的SL52YD-1型射孔弹，总装弹数量32发，对枪管进行模拟井射孔试验。
利用上述的工艺及装置完全实现了对废旧射孔枪胀径的修复及表层的热处理，使其达到行业标准而再利用，节能降耗，降低成本。
Claims (3)
1.一种油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺，其特征在于包括以下步骤：
①首先加热：将清洗后的射孔枪放在整形架上，利用整形加上的电动装置，使射孔枪通过感应线圈并对表面3-5mm深度进行加热，加热时间20min ，单点加热时间15s，加热温度1100-1200℃，自动控制加热至1100-1200℃；
②外压整形：当表面热态的射孔枪经过整形架上的辊压模具时，辊压模具对射孔枪外壁进行外压整形即辊，恢复到射孔枪标准直径φ89；
③热处理：对经过加热及拉拔处理的射孔枪进行表面3-5mm亚温淬火与高温回火调质处理，其技术条件为：表面感应加热840～850℃油淬+表面感应加热550～600℃×0.5～1h保温炉内回火+表面感应加热770～800℃油淬+表面感应加热550～600℃×0.5～1h保温炉内回火；
④成品检验：超声波探伤，无裂纹；30MPa水压实验机压力检测，稳压30min，不渗不漏；
⑤模拟实验：首先对修复后的射孔枪进行100℃耐温试验，然后对修复后的射孔枪进行50℃，10MPa井压模拟井上测试，采用单发装药量37.7g的SL52YD-1型射孔弹，总装弹数量32发，对枪管进行模拟井射孔试验。
2.用于权利要求1所述的油田废旧射孔枪胀径热态外压表面整形修复工艺中的加热整形装置， 其特征在于：包括机架（20），推进液压缸（2）、小车（4）、弹性支撑轮（10）、限位板（11）、感应加热线圈（13）、模具座（15）、扶正轮（16）及若干组传动轮（17）、下料液压缸（18）及下料行程开关（19）；其特征在于：所述推进液压缸（2）置于机架（20）的一侧，推进液压缸（2）的前端固定连接法兰（3），可在机架（20）上移动的小车（4）靠近连接法兰（3），小车上水平固定中心限位管柱（8），中心限位管柱（8）的一端固定射孔枪限位工装（5），限位管柱（8）的另一端由固定在机架（20）上的限位板（11）支撑，限位板（11）上设有行程开关（12）；上述的感应加热线圈（13）、模具座（15）、扶正轮（16）及若干组传动轮（17）固定在机架（20）上，且感应加热线圈（13）靠近限位板（11），模具座（15）靠近感应加热线圈（13），模具座（15）内固定辊压模具（14）；上述的扶正轮（16）及若干组传动轮（17）依次位于模具座（15）的另一侧；而位于中心限位管柱（8）下面的机架（20）上固定行程开关（7），机架（20）底座上固定带弹性支撑轮（10） 的举升液压缸（9），在位于传动轮（17）下面的机架底座上固定下料液压缸（18）；所述机架（20）的另一侧还设有下料行程开关（19）。
3.根据权利要求2所述的加热整形装置，其特征在于：上述的推进液压缸（2）上带有连接尾座（1）。
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