CN106826120A

CN106826120A - 铝合金石油钻杆的制备方法

Info

Publication number: CN106826120A
Application number: CN201710074531.9A
Authority: CN
Inventors: 韩广彬
Original assignee: Jiangsu Desheng Energy Environment Protection Equipment Engineering Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Desheng Energy Environment Protection Equipment Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: CN106826120B

Abstract

本发明涉及金属器材制作方法领域，具体涉及铝合金石油钻杆的制备方法。铝合金石油钻杆为空心圆管，其特征在于按照如下步骤进行：熔铸、挤压、拉伸、矫正、外缘结合部和内缘结合部进行修整成形、配作钻锁孔和锁珠、制作铝合金缩管、绳索设于铝合金管内部。制作出的钻杆强度高，连接部分的外缘结合部和内缘结合部采用冷轧工艺轧制成型，经过退火处理，集中应力小，外缘结合部、内缘结合部的长度占管材半成品总长度的12％～15％之间，保证了结合部分的强度，相邻的外缘结合部和内缘结合部结合处的锁孔采用配作钻孔，安装精度高，铝合金缩管之间采用绳索相连，便于安装连接。

Description

铝合金石油钻杆的制备方法

技术领域

本发明涉及金属器材制作方法领域，具体涉及铝合金石油钻杆的制备方法。

背景技术

铝合金钻杆分钢接头铝合金钻杆与全铝合金钻杆两种，钢接头铝合金钻杆是通过钢接头与铝合金钻杆管体采用螺纹连接的方式进行连接，从而形成一根钻杆单根。钢接头与铝合金钻杆管体是采用热装配工艺，即装配时先把钢接头加热一定的温度，让其有一定的膨胀，连接后接头冷却收缩，从而起到过盈配合的作用，以防止螺纹卸扣。全铝合金钻杆分成整体式铝合金钻杆和摩擦焊接式铝合金钻杆，国内外现场使用的全铝合金钻杆均为整体式铝合金钻杆，摩擦焊接式铝合金钻杆仅限于专利文献，没有产品面市。

钢接头铝合金钻杆由于钢接头材料的非耐蚀性，不能满足酸性油气藏的勘探开发作业工况，同时，由于钢接头材料与管体铝合金材料的性能差异很大，在使用过程中易在螺纹连接处发生电化学腐蚀。

整体式全铝合金钻杆虽然耐蚀性较好，但接头的结构尺寸 ( 外径和壁厚 ) 远远大于管体，整体挤压成型工艺难，由于钻杆接头的整体成型工艺复杂，成本高，使得全铝合金钻杆的性价比降低。因而，目前通常采用钢接头铝合金钻杆，但钢接头铝合金钻杆存在耐蚀性较差、易发生电化学腐蚀和需要热装而带来的装配精度高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供为了解决现有技术中存在的问题及不足，本发明提供了一种铝合金石油钻杆的制备方法，制作出的钻杆强度高，连接部分的外缘结合部和内缘结合部采用冷轧工艺轧制成型，经过退火处理，集中应力小，外缘结合部、内缘结合部的长度占管材半成品总长度的 12％～ 15％之间，保证了结合部分的强度，相邻的外缘结合部和内缘结合部结合处的锁孔采用配作钻孔，安装精度高，铝合金缩管之间采用绳索相连，便于安装连接。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

铝合金石油钻杆的制备方法，铝合金石油钻杆为空心圆管，其特征在于按照如下步骤进行：

1）熔铸：将溶融的铝合金在模腔中浇铸出实心铝棒；

2）挤压：将铝棒在挤压模中挤压出空心的圆管；

3）拉伸：圆管在带拉伸内、外模具的拉伸机内拉拔出来，在所述的拉伸内模具外表面上设有若干条与轴向呈 0 度以上、45 度角以下的凹槽，在拉伸时拉伸内模具转动后在圆管内壁形成若干条螺旋线状的加强筋；

4）矫正：在矫正器中矫正管材的圆度和直度，以及消除其残余应力，从而制备得到管材半成品。

5）管材半成品的外缘结合部和内缘结合部进行修整成形。

6）管材半成品的外缘结合部和内缘结合部的相应位置配作钻锁孔，在外缘结合部内部安装锁珠，锁珠上部安装在锁孔内，锁珠下部安装有 V 型片或者弹性组件。

7）管材半成品经压弯机压弯成每段展架外形的形状，成为铝合金缩管；

8）将各个铝合金缩管通过一条贯穿的绳索连接在一起，绳索设于铝合金管内部。

所述熔铸具体操作步骤如下：

1) 铸锭：采用铝合金为材料，将其融化后的熔体经过除气、除渣处理之后，铸成铝合金铸锭，其中铸锭加热温度为440℃ ；

2) 退火：对铸锭进行退火处理，退火温度400 度，退火时间50 分钟；3) 挤压：经挤压机挤压成直径一致的铝合金实心铝棒半成品；

本发明的优化，根据上述所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述退火处理，退火温度400度，退火时间50分钟，退火后在不大于30℃／小时的速度冷却到260℃后出炉空冷。

本发明的优化，根据最上面所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述螺旋线状加强筋的螺旋角大于0度，小于45度。

本发明的进一步优化，根据上述所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述螺旋线状加强筋的螺旋角在15～30度之间。

本发明的优化，根据最上面所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述螺旋线状加强筋有两条或以上。

本发明的优化，根据最上面所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为管材半成品经伺服冷轧机冷轧对两端的内缘结合部和外缘结合部进行加工，形成所需要的形状。

本发明的进一步优化，根据上述所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为外缘结合部、内缘结合部的长度占管材半成品总长度的12％～ 15％之间。

本发明的优化，根据最上面所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为制得的管材半成品的外缘结合部和内缘结合部的相应位置配作钻锁孔，在外缘结合部内部安装锁珠，锁珠上部安装在锁孔内，锁珠下部安装有 V 型片或者弹性组件。

本发明的优化，根据最上面所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为铝合金石油钻杆由多组铝合金缩管和外包装幅面组成，所述的铝合金缩管，一端为外缘结合部，外缘结合部上设有锁孔，锁孔内设置有锁珠，锁珠下部安装有 V 型片或者弹性组件，外缘结合部外径小于铝合金缩管上其它部分的外径，另一端为内缘结合部，内缘结合部上与外缘结合部相应的位置设有锁孔，内缘结合部内径与外缘结合部的外径相匹配，所述外包装幅面通过拉链或者钮扣固定紧贴包裹于铝合金缩管的外部。

本发明的优化，根据最上面所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述铝合金的材料由以下重量百分比的组分组成：Si ：0.2％，Fe ：0.3％，Cu ：4.25％～ 4.3％，Mn ：0.3％～ 0.8％，Mg ：3.05％～ 3.1％，Ni ：0.05％，Zn ：0.1％，Ti ：0.1％，Al 及杂质：余量。

本发明与现有技术相比，本发明有益效果为：本发明提供了一种铝合金石油钻杆的制备方法，制作出的钻杆强度高，连接部分的外缘结合部和内缘结合部采用冷轧工艺轧制成型，经过退火处理，集中应力小，外缘结合部、内缘结合部的长度占管材半成品总长度的12％～15％之间，保证了结合部分的强度，相邻的外缘结合部和内缘结合部结合处的锁孔采用配作钻孔，安装精度高，铝合金缩管之间采用绳索相连，便于安装连接。整个钻杆在材质上都是用耐腐蚀的铝合金制成，解决了现有的钢接头铝合金钻杆不耐腐蚀的问题。本发明的螺纹连接式全铝合金钻杆由铝合金钻杆管体与铝合金接头通过螺纹连接方式连接而成，由于铝合金钻杆管体与铝合金接头均为铝合金材料，二者之间装配时，不需要钢接头加热所需的相关设备和热装配时的专用工艺，装配工艺更简单。而本发明无需热装，在常温下即可完成，对螺纹尺寸加工精度的要求相对较低。铝合金钻杆管体与铝合金接头均为铝合金材料在解决了现有的钢接头铝合金钻杆不耐腐蚀的问题的同时还达到了无需热装、简化工艺、提高装配效率的效果。铝合金管体与铝合金接头间的螺纹连接性能和铝合金接头间的螺纹连接性能的抗拉强度、抗扭强度和密封性能等均不低于钢制接头铝合金钻杆的性能，具有比钢制接头的铝合金钻杆耐腐蚀，比整体式全铝合金钻杆加工工艺简单，成本低的优势，具有更高的性价比。

附图说明

图1为具体实施方式铝合金缩管的结构示意图；

图2为具体实施方式铝合金缩管和绳索的连接方式结构示意图；

附图标记：外缘结合部-1、内缘结合部-2、锁孔-3、锁珠-4、 V 型片或者弹性组件-5、铝合金缩管-6、绳索-7。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步阐述。

如说明书附图1和图2所示：铝合金石油钻杆的制备方法，铝合金石油钻杆为空心圆管，其特征在于按照如下步骤进行：

1）熔铸：将溶融的铝合金在模腔中浇铸出实心铝棒；

2）挤压：将铝棒在挤压模中挤压出空心的圆管；

3）拉伸：圆管在带拉伸内、外模具的拉伸机内拉拔出来，在所述的拉伸内模具外表面上设有若干条与轴向呈0度以上、45度角以下的凹槽，在拉伸时拉伸内模具转动后在圆管内壁形成若干条螺旋线状的加强筋；

5）管材半成品的外缘结合部1和内缘结合部2进行修整成形。

6）管材半成品的外缘结合部1和内缘结合部2的相应位置配作钻锁孔3，在外缘结合部1内部安装锁珠4，锁珠4上部安装在锁孔3内，锁珠4下部安装有 V 型片或者弹性组件5。

7）管材半成品经压弯机压弯成每段展架外形的形状，成为铝合金缩管6；

8）将各个铝合金缩管6通过一条贯穿的绳索7连接在一起，绳索7设于铝合金管内部。

所述熔铸具体操作步骤如下：

1)铸锭：采用铝合金为材料，将其融化后的熔体经过除气、除渣处理之后，铸成铝合金铸锭，其中铸锭加热温度为440℃ ；

2)退火：对铸锭进行退火处理，退火温度400度，退火时间50分钟；3) 挤压：经挤压机挤压成直径一致的铝合金实心铝棒半成品；

所述螺旋线状加强筋的螺旋角30度, 所述螺旋线状加强筋有两条。

管材半成品经伺服冷轧机冷轧对两端的内缘结合部2和外缘结合部1进行加工，形成所需要的形状。经伺服冷轧机冷轧成中部为直径 163毫米，厚度53 毫米的管材半成品之后，单端固定，通过伺服冷轧机将管材半成品一端轧制为外径 170 毫米，厚度 49 毫米的外缘结合部1，外缘结合部1的长度为管材半成品总长度的 12％～ 15％之间；管材半成品的外缘结合部1单边固定，通过伺服冷轧机将管材半成品的另一端轧制成内径为 170 毫米，厚度 49毫米的内缘结合部2，内缘结合部2的长度为管材半成品总长度的 12％～ 15％之间；

将所制得的管材半成品的外缘结合部1和内缘结合部2的相应位置配作钻锁孔，在外缘结合部1内部安装锁珠4，锁珠4上部安装在锁孔3内，锁珠4下部安装有 V 型片或者弹性组件5。然后将制得的管材半成品经压弯机压弯成步骤一中每段展架外形的形状，成为铝合金缩管6；将各个铝合金缩管6通过一条贯穿的绳索7连接在一起，绳索7设于铝合金管内部。铝合金缩管6弹珠固定展示架，由多组铝合金缩管6组成，所述的铝合金缩管6，一端为外缘结合部1，外缘结合部1上设有锁孔3，锁孔3内设置有锁珠4，锁珠4下部安装有 V 型片或者弹性组件5，外缘结合部1外径小于铝合金缩管6上其它部分的外径，另一端为内缘结合部2，内缘结合部2上与外缘结合部1相应的位置设有锁孔3，内缘结合部2内径与外缘结合部1的外径相匹配。

所述的铝合金材料由以下重量百分比的组分组成：Si ：0.2％，Fe ：0.3％，Cu ：4.25％～ 4.3％，Mn ：0.3％～ 0.8％，Mg ：3.05％～ 3.1％，Ni ：0.05％，Zn ：0.1％，Ti ：0.1％，Al 及杂质：余量。将铝合金缩管6打开，外缘结合部1插入另一铝合金缩管的内缘结合部2，推压将锁珠4固定于铝合金缩管6内缘结合部2的锁孔3内，实现多个铝合金缩管6的连接。所述的铝合金缩管6，其形状可根据需要设计成不同形状，如直线形、弧形等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.铝合金石油钻杆的制备方法，铝合金石油钻杆为空心圆管，其特征在于按照如下步骤进行：

1)熔铸：将溶融的铝合金在模腔中浇铸出实心铝棒；

2)挤压：将铝棒在挤压模中挤压出空心的圆管；

3)拉伸：圆管在带拉伸内、外模具的拉伸机内拉拔出来，在所述的拉伸内模具外表面上设有若干条与轴向呈0度以上、45度角以下的凹槽，在拉伸时拉伸内模具转动后在圆管内壁形成若干条螺旋线状的加强筋；

4)矫正：在矫正器中矫正管材的圆度和直度，以及消除其残余应力，从而制备得到管材半成品。

5)管材半成品的外缘结合部和内缘结合部进行修整成形。

6)管材半成品的外缘结合部和内缘结合部的相应位置配作钻锁孔，在外缘结合部内部安装锁珠，锁珠上部安装在锁孔内，锁珠下部安装有V型片或者弹性组件。

7)管材半成品经压弯机压弯成每段展架外形的形状，成为铝合金缩管；

8)将各个铝合金缩管通过一条贯穿的绳索连接在一起，绳索设于铝合金管内部。

所述熔铸具体操作步骤如下：

1)铸锭：采用铝合金为材料，将其融化后的熔体经过除气、除渣处理之后，铸成铝合金铸锭，其中铸锭加热温度为440℃；

2)退火：对铸锭进行退火处理，退火温度400度，退火时间50分钟；3)挤压：经挤压机挤压成直径一致的铝合金实心铝棒半成品；

2.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述退火处理，退火温度400度，退火时间50分钟，退火后在不大于30℃/小时的速度冷却到260℃后出炉空冷。

3.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述螺旋线状加强筋的螺旋角大于0度，小于45度。

4.根据权利要求3所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述螺旋线状加强筋的螺旋角在15～30度之间。

5.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述螺旋线状加强筋有两条或以上。

6.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为管材半成品经伺服冷轧机冷轧对两端的内缘结合部和外缘结合部进行加工，形成所需要的形状。

7.根据权利要求6所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为外缘结合部、内缘结合部的长度占管材半成品总长度的12％～15％之间。

8.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为制得的管材半成品的外缘结合部和内缘结合部的相应位置配作钻锁孔，在外缘结合部内部安装锁珠，锁珠上部安装在锁孔内，锁珠下部安装有V型片或者弹性组件。

9.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为铝合金石油钻杆由多组铝合金缩管和外包装幅面组成，所述的铝合金缩管，一端为外缘结合部，外缘结合部上设有锁孔，锁孔内设置有锁珠，锁珠下部安装有V型片或者弹性组件，外缘结合部外径小于铝合金缩管上其它部分的外径，另一端为内缘结合部，内缘结合部上与外缘结合部相应的位置设有锁孔，内缘结合部内径与外缘结合部的外径相匹配，所述外包装幅面通过拉链或者钮扣固定紧贴包裹于铝合金缩管的外部。

10.根据权利要求1所述的铝合金石油钻杆的制备方法，其特征为所述铝合金的材料由以下重量百分比的组分组成：Si：0.2％，Fe：0.3％，Cu：4.25％～4.3％，Mn：0.3％～0.8％，Mg：3.05％～3.1％，Ni：0.05％，Zn：0.1％，Ti：0.1％，Al及杂质：余量。