[發明專利]一種復新超高強度抗變形、耐磨油井管及其工藝

有效

• 申請號: 200710014433.2
• 申請日: 2007-05-15
• 公開（公告）號: CN101307677A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 辛民昌;毛偉華;張智峰;張居國;楊新房
• 申請（專利權）人: 九環機械股份有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;C21D1/06;C21D1/667;C21D9/08
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技術領域

本發明涉及一種復新超高強度抗變形、耐磨油井管及其工藝，屬于采油工程中油井管的制造和復新的技術領域。

背景技術

在油氣開發時，現有油井管在工作中承受多種載荷和不同腐蝕介質的聯合作用，大大降低了油井管的使用壽命，油井管需要定期更換，多年來各油田更換下來大量的廢舊油井管，造成嚴重的資源浪費。

目前，對舊油井管的修復只是簡單的重復挑扣，不能從根本上提高油井管性能，費時、費力、影響油田作業。因此，把舊油井管復新，使其達到一定高強度抗拉、抗壓、抗變形性能，是充分利用閑置舊油井管資源，降低油田開采成本的重要措施。

發明內容

本發明的目的是提供一種復新超高強度抗變形、耐磨油井管及其工藝，通過合理的工藝流程，使舊油井管具有優異的高強度抗拉、抗壓和抗變形性能。

本發明是一種加強了焊縫部位強度、表面有強化處理層的復新油井管。該油井管由油井管管體與兩端外加厚端頭連接構成，其中油井管管體的兩端鐓粗壁厚外加厚與兩端外加厚端頭連接；油井管管體的表面強化處理層有三種方式，第一種方式是外表面有高頻淬火的強化處理層，第二種方式是內、外表面有等離子淬火的強化處理層，第三種方式是內、外表面有激光淬火的強化處理層。

本發明的工藝，主要是通過選管、清洗、矯直、探傷、定尺、平端面、管頭鐓粗、大爐回火、摩擦焊接、焊縫精加工、焊縫回火、焊縫無損探傷、表面強化處理工序使舊油井管達到高強度抗拉、抗壓、抗變形的目的。首先對退役的舊油井管依次進行選管、清洗、矯直、探傷、定尺、平端面，然后進行管頭鐓粗，把油井管管體兩端需焊接部位鐓粗使其壁厚外加厚為管體壁厚的1.02～3倍，管頭鐓粗后整體進行大爐回火，消除舊油井管內應力及管頭鐓粗加熱時產生的熱影響區，大爐回火后油井管兩端再與外加厚端頭進行摩擦焊接，外加厚端頭焊接前主要依次經過無損探傷、車螺紋處理工序，油井管兩端與外加厚端頭摩擦焊接完成后依次進行焊縫精加工、焊縫回火、焊縫無損探傷，然后對合格的油井管進行表面強化處理，表面強化處理有三種方式，第一種方式是用高頻淬火機床對油井管外表面進行高頻淬火，處理淬硬層深度為0.05～3mm，硬度HRC20～60；第二種方式是用等離子淬火機床對油井管內、外表面進行等離子淬火，處理淬硬層深度為0.03～2mm，淬硬層在油井管管體內、外表面上呈網狀分布，硬度HRC20～60；第三種方式是用激光淬火機床對油井管內、外表面進行激光淬火，處理淬硬層深度為0.1～2mm，硬度HRC20～60。

采用本發明的有益效果是：

1、復新油井管由于增加了兩端摩擦焊接部位管體的壁厚，保證了該部位的強度大于油井管管體的強度，因而克服了純摩擦焊接油井管焊縫薄弱的致命弱點，因此可減少摩擦焊接油井管焊縫區域的斷裂事故，從而延長油井管的使用壽命。

2、復新油井管表面進行強化處理，不管是外表面進行高頻淬火、內、外表面進行等離子淬火，還是內、外表面進行激光淬火，都提高了油井管表面強度，延長了油井管的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明的工藝流程圖。

圖2是本發明復新油井管的結構示意圖。

圖2中：1、外加厚端頭，2、焊縫，3、油井管管體。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述。首先對退役的舊油井管進行選管，對斷裂、腐蝕嚴重的油井管應剔除出來，將剩下的油井管放到專用清洗設備上清洗，除去內外表面油污、污垢。之后采用矯直機對油井管進行矯直處理，以達到直線度要求。對矯直后的油井管用漏磁探傷機進行整體探傷，以檢查管體是否有缺陷。對檢測合格的油井管進行定尺、平端面。對平端面后的油井管用平鍛機進行管頭鐓粗，把油井管管體兩端需焊接部位鐓粗使其壁厚加厚為管體壁厚的1.02～3倍，兩端管頭鐓粗長度為50～300mm。然后對鐓粗后的油井管用大爐進行整體回火，回火溫度500～650℃，保溫時間40～150分鐘，回火速度20～100根/h。外加厚端頭焊接前要經過無損探傷、車螺紋工序，首先對外加厚端頭進行無損探傷，以檢查外加厚端頭管料是否有缺陷，之后對檢測合格管料進行車螺紋加工。然后用摩擦焊機對回火后的油井管管體與外加厚端頭進行摩擦焊接，轉速為950～1500rpm，摩擦壓力30×10⁶～60×10⁶N/m²，摩擦時間10～35s，頂鍛速度3～10mm/s，頂鍛保持時間10～30s，焊縫表面溫度1000～1400℃，焊接速度為40～70端頭/h，摩擦焊接完成后在焊縫表面溫度800～950℃時對焊縫噴水淬火，噴水流量0.5～6m³/h。油井管管體與外加厚端頭摩擦焊接完成后用專用設備進行焊縫精加工，去除油井管內外表面焊縫擠出的多余卷邊。對焊縫精加工后的油井管進行中頻焊縫回火，保溫時間2～6分鐘，加熱溫度400～650℃。對中頻焊縫回火后的油井管進行表面強化處理，表面強化處理有三種方式，第一種方式是用高頻淬火機床對油井管外表面進行高頻淬火，其油井管行走速度為0.3～5m/min，高頻頻率為20～50khz，待加熱油井管至500～1000℃時噴水淬火，噴水流量0.5～6m³/h，淬硬層深度0.05～3mm，硬度HRC20～60；第二種方式是用等離子淬火機床對油井管內、外表面進行等離子淬火，等離子弧能量密度為1000～100000w/cm²，掃描寬度0.5～30mm，內外等離子槍沿油井管軸向移動速度0.5～100mm/s，油井管旋轉速度5～150rpm，噴水流量0.5～6m³/h，處理淬硬層深度為0.03～2mm，淬硬層在油井管管體內、外表面上呈網狀分布，單個網格表面積范圍1～400mm²，硬度HRC20～60；第三種方式是用激光淬火機床對油井管內、外表面進行激光淬火，對油井管管體激光淬火之前，內外表面先要進行黑化處理，黑化處理之后用激光束對油井管內外表面進行照射，激光束功率密度為1500～50000w/cm²，掃描寬度0.5～30mm，內外掃描頭沿油井管軸向移動速度0.5～30mm/s，油井管旋轉速度5～150rpm，噴水流量0.5～6m³/h，處理淬硬層深度為0.1～2mm，硬度HRC20～60。