NO853543L - Fremgangsmaate ved overflateherding av omkretsbaand i en kobling mellom deler av en borestreng. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte som mulig-gjør overflateherding av koblinger mellom deler av en bore-streng uten at overflaten blir ru.

Oppfinnelsen angår også et borerør som er behandlet på denne måte.

Ved boring av brønner er det kjent å benytte borekroner anbragt på den nedre ende av en rekke borerør som er sammen-føyd etter hverandre for oppnåelse av en bestemt lengde.

Hvert av rørene består av et sylindrisk stålelement som på endene har henholdsvis en tappdel med utvendige gjenger og en muffedel med innvendige gjenger.

Ytterflatene av koblingene rager nødvendigvis utenfor rørene, som de er sammenføyd med via koniske overganger, og ytterflatene til koblingene vil først komme i kontakt med innsiden av brønnen, og utsettes således for gnidning mot veggene i brønnen eller mot en eventuell foring i brønnen.

Rotasjon av borestrengen i brønnen vil derfor bevirke en kontinuerlig slitasje av koblingene, og dette nedsetter bruks-tiden til borerørene i for stor grad, idet de høye omkost-ninger ved utskiftning av borerør i stor grad påvirker den totale økonomi for boreoperasjonen.

I henhold til kjent teknikk unngås denne ulempe ved at muffedelen av koblingen overflateherdes, ettersom denne del er mest utsatt for slitasje. Nærmere bestemt herdes bare et omkretsbånd på koblingsdelen som ligger mellom det gjengede parti og det koniske parti, og som har en bredde på omtrent 60 - 80 mm, ettersom det gjengede parti ikke kan herdes, fordi det må være så mykt at det oppnås pålitelig griping ved hjelp av skrue-verktøy, og den koniske sone trenger ikke å herdes.

Den herdemetode som vanligvis benyttes består i at det på omkretsbåndet påføres et hardt material, slik som wolframkarbid, som er i form av små partikler med uregelmessig form eller kuleform, ved fastsmelting. På grunn av smeltingen vil det tilsetningsmateriale som wolframkarbidet er blandet med sammenføyes med det smeltede stålet i koblingsdelens overflate, og herdematerialet vil således bli festet i ytter-flaten av koblingsdelen.

Denne kjente metode innebærer imidlertid alvorlige ulemper, ved at, selv om herdeelementene har små dimensjoner, den dannede overflate har øket hardhet, men er også meget ru, og skader foringen i brønnen.

Vanligvis er bare en liten del av brønnen uten foring, og det meste av brønnen er således foret og utsatt for den skadelige virkning av den herdede kobling, og denne ulempe er mere alvorlig enn den ovenfor nevnte ulempe, idet det tidligere oppsto stor slitasje på borerørene, slik at disse etter kort brukstid ikke kunne benyttes uten å skade brønnen, mens de herdede koblinger gir forholdsvis lang brukstid for bore-rørene, mens derimot foringen i brønnen blir skadet, og kan ikke repareres, etter som foringen er et permanent element i brønnen, og det kan ikke tolereres skade eller slitasje av noe slag når det gjelder foringen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å unngå de nevnte ulemper, og å komme frem til en fremgangsmåte for overflateherding av et omkretsbånd på muffedelen av koblinger for borerør som ikke bevirker ru overflate, slik at koblingene ikke bevirker skade på foringen i brønnen. Dette oppnås hovedsakelig ved at det benyttes stråling fra CO^genera-torer, også kjent som laserstråler, for å danne en strøm av energi langs omkretsbåndet på koblingsdelen som skal herdes, for å oppvarme denne til under smeltetemperaturen, i et tynt overflatelag med en tykkelse på 1 mm, til austenitiseringstemperaturen. På grunn av den begrensede mengde varme som kreves for dette formål overføres denne varme ved å ledes til de underliggende kaldere lag så hurtig at det behandlede overflatelag i båndet omdannes fra austenittstruktur til martensittstruktur, og således blir meget hardt (herdet stål). Fordelene med en slik type herding vil umiddelbart fremgå av det oppnådde resultat, den praktiske brukbarhet og omkost-ningene. Det oppnås en eksepsjonell hardhet nøyaktig i de ønskede områder, fordi laserstrålen består av elektromagnetisk stråling som er lett å kontrollere og å innrette i samsvar med optiske lover. På den annen side er det ikke noe behov for kostbare herdematerialer slik som wolframkarbid eller for det kompliserte utstyr som er nødvendig for sliping, smelting og påføring av slike materialer, ettersom behandlingen utføres ved innbyrdes bevegelse mellom koblingen og den fokuserte stråle, idet laserstrålen ikke virker under vakuum og danner ikke forbrenningsprodukter eller gasser slik som ved påføring av wolframkarbid.

Det er også funnet 'at for at behandlingen skal være mest effektiv må omkretsbåndet på muffedelen av koblingen som skal overflateherdes rengjøres ved å børstes eller sandblåses før behandlingen, for å lette absorpsjonen av laserstråleenergien, og båndet bør også forvarmes induktivt for å hindre dannelsen av brister som kan danne utgangspunkt for brudd i overgangs-sonen mellom det behandlede overflatelag og det indre av koblingen som har hovedsakelig uendret struktur.

Fremgangsmåten for overflateherding av et omkretsbånd på en muffedel av en kobling for borerør av stål der båndet ligger mellom en sone med innvendige gjenger i koblingsdelen, og en konisk sone i overgangen mellom koblingen og det sylindriske rør, kjennetegnes i henhold til oppfinnelsen ved de følgende trinn: Rengjøring av omkretsbåndet ved børsting og/eller sandblåsing, induktiv forvarming av båndet, og oppvarming av et overflatelag i båndet med en tykkelse i området 1 mm til austenitiseringstemperatur ved hjelp av en energistrøm dannet ved stråling fra en CC^lasergenerator.

Ettersom det således herdede omkretsbånd på muffedelen av koblingen ikke bare er meget hardt men også meget sprøtt, utføres, for å minske faren for sprekkdannelse til et minimum og således gjøre koblingen mere motstandsdyktig mot de for-skjellige påkjenninger under bruk, i henhold til en fore-trukket utførelsesform av oppfinnelsen, herdingen av båndet ikke i hele bredden av båndet, men bare i parallelle strimler, for å kompensere for den meget lave elastisitet i de herdede soner eller strimler ved hjelp av den uendrede elastisitet i de uherdede, mellomliggende strimler.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under hen-visning til den vedlagte tegning, som illustrerer en fore-trukket utførelsesform av et borerør i henhold til oppfinnelsen.

Tegningen viser et sylindrisk borerør 1 av stål idet den nedre ende av røret går over i en konisk sone 2 og en tappdel 3 av en kobling, utstyrt med utvendige gjenger 4, og den øvre ende av røret går over i en konisk sone 5 og en muffedel 6 av koblingen, utstyrt med innvendige gjenger 7. Omkretsbåndet F til muffekoblingsdelen 6 som ligger mellom sonen 7 med innvendige gjenger og den koniske sone 5 er herdet langs parallelle strimler 8^, 8^og 83, ved hjelp av en laserstråle som hever temperaturen i et ytre lag av strimlene med en tykkelse i området 1 mm til austenitiseringstemperaturen.

Før laserstrålen benyttes rengjøres strimlene ved børsting og/eller sandblåsing, og forvarmes induktivt, idet laser-behandlingen av strimlene utføres ved innbyrdes bevegelse mellom koblingsdelen og laserstrålen ved hjelp av kjente midler som muliggjør at koblingsdelene kan rotere og beveges langs sin akse mens laserstrålen er ubevegelig, eller som holder koblingsdelene ubevegelige og bevirker at laserstrålen utfører bevegelser i form av passende rotasjon og rettlinjede bevegelser av refleksjonsflåtene.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for overflateherding av et omkretsbånd på en muffedel av en kobling for borerør av stål, hvilket bånd ligger mellom en sone med innvendige gjenger i muffedelen, og en konisk sone i overgangen mellom koblingsdelen og det sylindriske parti av røret, karakterisert vedfølgende trinn: Rengjøring av omkretsbåndet ved børsting og/eller sandblåsing, induktiv forvarming av båndet, og oppvarming av et ytre lag i båndet med en tykkelse på 1 mm til austenitiseringstemperaturen ved hjelp av en energistrøm dannet av stråling fra en CC>2 lasergenerator.

2. Borerør som omfatter en sylindrisk del som på sine ender har henholdsvis en koblingstappdel med utvendige gjenger og en koblingsmuffedel med tilsvarende innvendige gjenger, idet koblingsdelene er sammenføyd med rørdelen via koniske soner,karakterisert vedat båndet på muffedelen mellom den sone som har innvendige gjenger og den koniske sone omfatter parallelle strimler som er herdet ved hjelp av fremgangsmåten angitt i krav 1.