CN218836441U - 油田用钻杆接头对焊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田用钻杆接头对焊装置，包括接头夹紧盘、焊接小车和加热装置，其技术要点是：焊接小车上表面设有可移动滑座，可移动滑座的上表面设有支撑钻杆的V型槽，V型槽上方固定有压盖，焊接小车的前、后两端分别设有一组支撑立板，每组支撑立板由位于轨道两侧的左支撑立板和右支撑立板组成，两组支撑立板的左支撑立板之间支撑有丝杠Ⅰ，两组支撑立板的右支撑立板之间支撑有与丝杠Ⅰ平行的丝杠Ⅱ，可移动滑座中穿设并固定有与丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ匹配的铜丝母。本装置解决了现有摩擦对焊装置焊接位置飞边外溢量大、耗材量大的问题，一方面实现对焊接位置的保护，避免危害外部环境，另一方面在保证焊接质量的前提下减少耗材。

Description

油田用钻杆接头对焊装置

技术领域

本实用新型涉及油田用钻杆焊接装置，具体涉及一种油田用钻杆接头对焊装置。

背景技术

石油用钻杆接头是石油、天然气钻井作业中使用的与钻杆管体连接的对焊接头。

众所周知，钻井都具有足够的深度，而一根钻杆的长度有限，则根据钻井的深度不同，需要利用钻杆接头将若干根钻杆连接起来使用。具体是，每根钻杆管体的两端分别焊接带有外螺纹的公接头和带有内螺纹的母接头，相邻根钻杆管体再公接头与母接头连接。工作时，钻杆管体和钻杆接头的焊接处承受弯曲力矩产生的交变应力，同时还要承受震动载荷和扭矩。在钻井的过程中，一旦钻杆接头与钻杆管体的焊接处开裂导致脱离，钻杆接头下方连接的钻杆及其上连接的冲击器以及钎头都会掉落在钻井内，造成重大的经济损失，因此，钻杆接头与钻杆管体的焊接装置及采用的焊接工艺至关重要。

目前，钻杆接头与钻杆管体的对焊装置主要采用摩擦焊接工艺，工作前，对焊装置的钻杆接头紧紧地被夹持在随主轴同步旋转的接头夹紧盘上，而待焊接的钻杆利用夹具固定于焊接小车上，在焊接小车的带动下到达预顶锻位置。开时焊接时，主轴转动并带动接头夹紧盘和钻杆接头旋转，焊接小车在驱动系统的驱动下，带动钻杆向钻杆接头方向直线移动，通过驱动系统产生的顶锻压力将钻杆焊接端的端面紧紧地压在钻杆接头焊接端的端面上，使之产生大量的摩擦热，而摩擦热热量使得钻杆接头与钻杆之间的焊接面上的金属迅速升温并塑性化，实现焊接，当旋转能量耗尽后，焊接完成。摩擦焊接工艺的焊缝质量相对于电弧焊、闪光对焊有了很大提升，但是也存在如下问题：在顶锻压力的作用下升温并塑性化的金属被挤出焊接端面，钻杆接头与钻杆的焊接位置形成内、外飞边，飞边外溢量大，不仅容易造成对外部环境的危害，而且造成不必要的耗材。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种结构合理、使用可靠的油田用钻杆接头对焊装置，解决现有摩擦对焊装置焊接位置飞边外溢量大、耗材量大的问题，一方面实现对焊接位置的保护，避免危害外部环境，另一方面在保证焊接质量的前提下减少耗材。

本实用新型的技术方案是：

一种油田用钻杆接头对焊装置，包括用于装夹钻杆接头的接头夹紧盘、用于装夹钻杆的焊接小车以及加热装置，其技术要点是：所述焊接小车上表面设有可移动滑座，可移动滑座的上表面设有支撑钻杆的V型槽，所述V型槽上方固定有压盖，可移动滑座的底面设有滑槽，所述焊接小车上表面设有与滑槽配合的轨道，焊接小车的前、后两端分别设有一组支撑立板，每组支撑立板由位于轨道两侧的左支撑立板和右支撑立板组成，两组支撑立板的左支撑立板之间支撑有丝杠Ⅰ，两组支撑立板的右支撑立板之间支撑有与丝杠Ⅰ平行的丝杠Ⅱ，所述可移动滑座中穿设并固定有与丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ匹配的铜丝母，丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ的一端设有联动的驱动电机减速机。

上述的油田用钻杆接头对焊装置，所述加热装置在水平方向位于接头夹紧盘和焊接小车之间，所述加热装置为电磁感应加热器，电磁感应加热器围绕钻杆接头与钻杆焊接位置的外周布置，电磁感应加热器的轴心线与接头夹紧盘的轴心线重合。

上述的油田用钻杆接头对焊装置，所述电磁感应加热器与待形成钻杆焊缝位置之间的环形空间内设有保护筒，所述保护筒由靠近接头夹紧盘的前筒体、靠近焊接小车的后筒体、设于前筒体和后筒体相背端的法兰体、与法兰体下部连接的支撑座组成，所述前筒体和后筒体的轴心线重合且相对端插接配合。

上述的油田用钻杆接头对焊装置，所述后筒体的法兰体朝向焊接小车侧设有用于检测钻杆直线位移的激光传感器，所述焊接小车上方的可移动滑座的压盖上设有与激光传感器对应的感应件。

上述的油田用钻杆接头对焊装置，所述铜丝母由丝母本体、设于丝母本体两端的法兰盘组成，所述可移动滑座上设有对应丝母本体的通孔，所述通孔两端设有与法兰盘对应的嵌入槽，所述法兰盘利用螺钉与嵌入槽槽底连接固定。

上述的油田用钻杆接头对焊装置，所述焊接小车支撑于向接头夹紧盘方向延伸的滑轨上，所述法兰体的支撑座下部设有与滑轨对应的滑槽。

本实用新型的有益效果是：

1、通过在焊接小车上表面设置可移动滑座，并利用丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ与铜丝母的配合实现对可移动滑座相对焊接小车的驱动和定位。工作时，焊接小车带动可移动滑座及其上装夹的钻杆到达预顶锻位置，再通过可移动滑座精调钻杆待焊接端面的位置，从而准确控制钻杆的轴向位移速度，进而实现对钻杆接头的待焊接端面顶压力提升速率和最终顶压力的调整，避免顶锻过程中顶压力过大造成飞边挤出量、外溢量大，达到一定的对外部环境的保护作用的同时，节省耗材。

2、通过在电磁感应加热器与待形成钻杆焊缝位置之间的环形空间内设保护筒，焊接过程中遮挡在电磁感应加热器在焊接位置之间，避免了电磁感应加热器受损；而焊接前利用电磁感应加热器预热和焊接后利用电磁感应加热器热处理阶段，保护筒的分体结构使其可以退出电磁感应加热器的加热区间，不影响加热器使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是焊接小车及其上部件的结构示意图；

图3是图2拆卸掉支撑立板的结构示意图；

图4是加热装置的结构示意图；

图5是保护筒的结构示意图；

图6是本实用新型的工作状态示意图。

图中：1.接头夹紧盘、2.钻杆接头、3.前筒体、4.加热装置、5.后筒体、6.法兰体、7.激光传感器、8.感应件、9.压盖、10.钻杆、11.驱动电机减速机、12.左支撑立板、13.滑轨、14.丝杠Ⅰ、15.可移动滑座、16.V型槽、17.支撑座、18.右支撑立板、19.轨道、20.焊接小车、21.滑槽、22.丝杠Ⅱ、23.铜丝母、24.滑槽。

具体实施方式

根据说明书附图对本实用新型作详细描述。

如图1～图6所示，该油田用钻杆接头对焊装置，包括用于装夹钻杆接头2的接头夹紧盘1、用于装夹钻杆10的焊接小车20以及加热装置4。

其中，所述焊接小车20上表面设有可移动滑座15，可移动滑座15的上表面设有支撑钻杆10的V型槽16，所述V型槽16上方固定有压盖9。可移动滑座15的底面设有滑槽，所述焊接小车20上表面设有与滑槽配合的轨道19。焊接小车20的前、后两端分别设有一组支撑立板，每组支撑立板由位于轨道19两侧的左支撑立板12和右支撑立板18组成。两组支撑立板的左支撑立板12之间支撑有丝杠Ⅰ14，两组支撑立板的右支撑立板18之间支撑有与丝杠Ⅰ14平行的丝杠Ⅱ22，所述可移动滑座15中穿设并固定有与丝杠Ⅰ14和丝杠Ⅱ22匹配的铜丝母23，丝杠Ⅰ14和丝杠Ⅱ22的一端设有联动的驱动电机减速机11。

本实施例中，所述加热装置4在水平方向位于接头夹紧盘1和焊接小车20之间，所述加热装置4为电磁感应加热器，电磁感应加热器围绕钻杆接头2与钻杆10焊接位置的外周布置，电磁感应加热器的轴心线与接头夹紧盘1的轴心线重合。所述电磁感应加热器与待形成钻杆焊缝位置之间的环形空间内设有保护筒。所述保护筒由靠近接头夹紧盘1的前筒体3、靠近焊接小车20的后筒体5、设于前筒体3和后筒体5相背端的法兰体6、与法兰体6下部连接的支撑座17组成，所述前筒体3和后筒体5的轴心线重合且相对端插接配合。所述焊接小车20底部设有滑槽21且利用滑槽21支撑于向接头夹紧盘1方向延伸的滑轨13上，所述法兰体6的支撑座17下部设有与滑轨13对应的滑槽24。所述后筒体5的法兰体6朝向焊接小车20侧设有用于检测钻杆10直线位移的激光传感器7，所述焊接小车20上方的可移动滑座15的压盖9上设有与激光传感器7对应的感应件8。

所述铜丝母23由丝母本体、设于丝母本体两端的法兰盘组成，所述可移动滑座15上设有对应丝母本体的通孔，所述通孔两端设有与法兰盘对应的嵌入槽，所述法兰盘利用螺钉与嵌入槽槽底连接固定。

工作原理：

1、启动焊接小车20的粗驱动系统（图中省略），推动焊接小车20沿滑轨13向接头夹紧盘1方向移动，接头夹紧盘1中夹持的钻杆接头2与焊接小车20上的钻杆10的待焊接端面均在电磁感应加热器的包绕空间中，保护筒的前、后筒体3、5分体布置于电磁感应加热器水平方向的两侧，电磁感应加热器对钻杆接头2与焊接小车20上的钻杆10的待焊接端面及外围段预热。

2、达到预热温度后，保护筒的前、后筒体3、5合体，即两者相对端插接配合，形成防止飞边外溅的保护腔。

3、启动与接头夹紧盘1连接的主轴驱动马达（图中省略），带动钻杆接头2旋转，在达到设定旋转速度后，主轴驱动马达与主轴脱离。

4、再次启动焊接小车20的粗驱动系统，推动焊接小车20到达预顶锻位置，使钻杆10与钻杆接头2的待焊接端面接触，钻杆接头2与钻杆10之间的焊接端面上的金属迅速升温并产生塑性变形。

5、经过设定时间1秒后，启动与丝杠Ⅰ14和丝杠Ⅱ22连接的驱动电机减速机11，通过铜丝母23带动可移动滑座15前移，准确控制钻杆10的轴向位移速度，以达到精调顶压力的提升速率和最终顶压力的目的。

6、旋转能量消耗完成后，焊接完成。保护筒的前、后筒体3、5再次分开，利用电磁感应加热器对焊缝位置进行热处理。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种油田用钻杆接头对焊装置，包括用于装夹钻杆接头的接头夹紧盘、用于装夹钻杆的焊接小车以及加热装置，其特征在于：所述焊接小车上表面设有可移动滑座，可移动滑座的上表面设有支撑钻杆的V型槽，所述V型槽上方固定有压盖，可移动滑座的底面设有滑槽，所述焊接小车上表面设有与滑槽配合的轨道，焊接小车的前、后两端分别设有一组支撑立板，每组支撑立板由位于轨道两侧的左支撑立板和右支撑立板组成，两组支撑立板的左支撑立板之间支撑有丝杠Ⅰ，两组支撑立板的右支撑立板之间支撑有与丝杠Ⅰ平行的丝杠Ⅱ，所述可移动滑座中穿设并固定有与丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ匹配的铜丝母，丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ的一端设有联动的驱动电机减速机。

2.根据权利要求1所述的油田用钻杆接头对焊装置，其特征在于：所述加热装置在水平方向位于接头夹紧盘和焊接小车之间，所述加热装置为电磁感应加热器，电磁感应加热器围绕钻杆接头与钻杆焊接位置的外周布置，电磁感应加热器的轴心线与接头夹紧盘的轴心线重合。

3.根据权利要求2所述的油田用钻杆接头对焊装置，其特征在于：所述电磁感应加热器与待形成钻杆焊缝位置之间的环形空间内设有保护筒，所述保护筒由靠近接头夹紧盘的前筒体、靠近焊接小车的后筒体、设于前筒体和后筒体相背端的法兰体、与法兰体下部连接的支撑座组成，所述前筒体和后筒体的轴心线重合且相对端插接配合。

4.根据权利要求3所述的油田用钻杆接头对焊装置，其特征在于：所述后筒体的法兰体朝向焊接小车侧设有用于检测钻杆直线位移的激光传感器，所述焊接小车上方的可移动滑座的压盖上设有与激光传感器对应的感应件。

5.根据权利要求1所述的油田用钻杆接头对焊装置，其特征在于：所述铜丝母由丝母本体、设于丝母本体两端的法兰盘组成，所述可移动滑座上设有对应丝母本体的通孔，所述通孔两端设有与法兰盘对应的嵌入槽，所述法兰盘利用螺钉与嵌入槽槽底连接固定。

6.根据权利要求3所述的油田用钻杆接头对焊装置，其特征在于：所述焊接小车支撑于向接头夹紧盘方向延伸的滑轨上，所述法兰体的支撑座下部设有与滑轨对应的滑槽。

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