[發明專利]整體式加重鉆桿、方鉆桿的擠壓成形方法及設備

有效

• 申請號: 200910236802.1
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN102049458A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 郭曉琴;張為國
• 申請（專利權）人: 鄭州市地幔科技有限公司
• 主分類號: B21J5/08
• 分類號: B21J5/08;B21C23/00
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 楊樹芬;吳紅飛

技術領域

本發明涉及金屬材料熱加工塑性成型領域，更詳細地說涉及整體式加重鉆桿、方鉆桿的擠壓成形方法及其所使用的設備。

背景技術

加重鉆桿、方鉆桿是石油勘探開發鉆井用的重要鉆柱構件，是油氣田勘探開發工程的主要器材，對石油的鉆采起著至關重要的作用。

加重鉆桿應用于鉆柱中主要起三種作用：第一是用作鉆鋌和鉆桿之間的過渡構件，使鉆柱構件外徑大小過渡相對平滑，減小鉆具失效事故；第二是用作定向鉆井施加鉆壓，克服了鉆鋌柔性不足的缺點；第三是當用小鉆頭或小直徑井眼鉆井時起加鉆壓作用。方鉆桿應用于鉆柱中主要起傳遞扭矩和驅動作用。隨著油井深度的不斷加深，鉆探的難度越來越大，通常的焊接加重鉆桿、方鉆桿已不能滿足深油井和超深油井的剛度和強度的需要，石油行業呼吁高強度、高扭矩、抗刺漏、抗彎曲的高性能加重鉆桿和方鉆桿。

目前加重鉆桿和方鉆桿普遍采用的加工工藝有以下兩種：

第一種工藝方法：是將加重鉆桿、方鉆桿的兩端接頭和管體單獨機械加工后用摩擦焊機焊接起來或用螺紋直聯起來；用摩擦焊聯接的需要進行焊縫奧氏體化、高壓空氣吹冷、焊縫高溫回火、焊縫精加工等相關處理，加工工藝較為復雜，對加工設備要求較高，且管體與接頭焊縫處的組織與基材組織相差較大，該種工藝方法的最大缺點就是焊接部位的強度較差，只有整體式鉆桿強度的一半，影響了加重鉆桿的使用壽命，甚至造成鉆井過程中的事故。采用管體與接頭分別加工螺紋直聯而成的加重鉆桿和方鉆桿也同樣存在強度和可靠性較差的問題。

第二種工藝方法：是采用大直徑的圓棒料直接進行機械加工而成的整體加重鉆桿和方鉆桿，這種工藝方法雖然克服了第一種方法強度較差的缺點，但原材料浪費大、加工工時長。原材料的利用率僅在67％以內。

發明內容

本發明的目的在于提供一種整體式加重鉆桿、方鉆桿的擠壓成形方法及其所使用的設備。

本發明所述整體式加重鉆桿、方鉆桿的擠壓成形方法的具體步驟是：

(1)整體式加重鉆桿通常指圓鉆桿，選取圓棒料；

(2)用中頻爐對所選的圓棒料進行分段加熱，其中：對加熱區前端段1～200mm范圍進行加熱，加熱溫度為1080℃±20℃，對加熱區中部段201～600mm范圍進行加熱，加熱溫度為1110℃±20℃，對加熱區尾部段601～1300mm范圍進行加熱，加熱溫度為1150℃±20℃)；

(3)對所選取的圓棒料一端的加熱區鐓粗成形；

(4)用中頻爐對所選圓棒料的另一端進行分段加熱，其中：對加熱區前端段，即1～200mm范圍進行加熱，加熱溫度為1080℃±20℃，對加熱區中部段，即201～600mm范圍進行加熱，加熱溫度為1110℃±20℃，對加熱區尾部段，即601～1400mm范圍進行加熱，加熱溫度為1150℃±20℃)；

(5)對所選取的圓棒料另一端的加熱區鐓粗成形；

(6)熱態檢驗；

(7)去飛邊毛刺。

本發明所述整體式加重方鉆桿的擠壓成形方法，除選取方形棒料，并在鐓粗過程中將加重鉆桿鐓粗為方形外，其他加工工序及工藝條件與鐓粗成圓形的整體式加重鉆桿相同，其實施方式不再贅述。

本發明所述整體式加重鉆桿、方鉆桿的擠壓成形方法所使用的設備為框架式液壓機，該設備主要包括機身，在機身的左側設有與液壓控制裝置相接的水平主油缸，與水平主油缸相配主油缸活塞桿的外端頭接有水平主滑塊，水平主滑塊與機身和橫梁之間為滑道配合，水平主滑塊上固定有凸模支座，在機身的右側設有進料孔，機身的右半部分是夾緊動力裝置及相聯可容讓小浮動開式組合模具(含夾緊裝置)。

本發明所述框架式液壓機，其中所述的夾緊動力裝置是固定在機身上部與液壓控制裝置相接夾緊油缸，與夾緊油缸相配的活塞桿的外端頭下部接有夾緊滑塊，夾緊滑塊與固定在中間支撐和右支撐上的豎直滑道相配合。所述的可容讓小浮動開式組合模具(含夾緊裝置)分為上、下兩部分，上部分安裝在所述的夾緊滑塊下部，下部分安裝在固定在機身上的水平工作臺上。

本發明所述的框架式液壓機，其中所述的機身結構是兩條互相平行的縱梁，在所述的兩條縱梁的左端頭設有左支撐，右端頭設有右支撐，中間部分設有中間支撐和橫梁，45°的水平滑道固定在機身和橫梁上，與水平主滑塊相配合，45°的豎直滑道固定在中間支撐和右支撐上與夾緊滑塊相配合；所述的水平主油缸固定在所述的左支撐上，所述的進料口設在右支撐上。所述機身的縱梁、橫梁、左、右支撐、中間支撐均采用厚鋼板焊接在一起形成框架結構。