[發明專利]鋁合金鉆探管及其制造方法

有效

• 申請號: 201110216953.8
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102296934A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李念奎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱中飛新技術股份有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;B21C23/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種鉆探管及其制造方法。

背景技術

工業迅猛發展刺激海洋石油工業和天然氣工業及地質勘探業的急劇發展，從而對包括鉆探管在內的鉆探工具也提出越來越高的要求。由于傳統鋼質鉆探管容易出現過度磨損從而增加了鉆探費用及降低鉆探效率等問題，自上個世紀50年代起，俄羅斯等開始研制鋁合金鉆探管以取代傳統鋼質鉆探管。近幾十年來，歐美、日本等發達國家高度重視鋁合金鉆探管的研發及應用。目前，俄國和美國鋁合金鉆探管的應用已分別達到總掘進數的50％及60％以上，取得了相當可觀的鉆井技術經濟指標。因為鋁合金不僅具有彈性模量低、柔性大、所需回轉扭矩小，能夠降低鉆探管彎曲處的應力，具有良好的抗疲勞性能和抗沖擊能力，而且鋁合金鉆桿與孔壁間的摩擦系數小，有利于提高鉆桿和鉆頭的使用壽命；再則鋁合金鉆探管耐蝕耐寒性良好，在低溫條件下也能完全保持其全部操作特征；此外，鋁合金比強度大，采用鋁合金鉆探管能顯著減輕設備重量，節約材料和運輸費用并能縮短鉆井時間，因而大大降低了鉆探成本及提高鉆探效率。

鋁合金鉆探管的形狀一般均屬于異型斷面管材，其端部和/或中部的壁厚會加厚。其中，鉆探管端部壁厚加厚的目的是為了車削加工連接用螺紋后仍具有一定壁厚以保證一定的強度，中部壁厚加厚的目的是為了加大鉆探管的截面回轉半徑，相對減小鉆探管的長細比，提高其剛度和強度。目前國外鋁合金鉆探管的外形主要四類：1.內壁端部有加厚層，2.內壁端部和外壁中部都有加厚層，3.外壁端部有加厚層，4.內、外壁端部均加厚。其中第1、3和4種形狀的鉆探管中部未進行加厚，降低了鉆探管的剛度和強度，第二種形狀的鉆探管內外徑均發生變化，無法采用輥矯方法進行矯直，也不便于進行拉力或壓力矯直。

目前，鋁合金鉆探管的生產方法一般均采用單根正向熱擠壓方法，該方法具有更換模具簡單迅速，制品表面質量較好的特點。但正向熱擠壓法由于擠壓過程中擠壓筒和金屬坯料間的摩擦力大，耗能高，而且金屬變形不均勻，壓余多。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋁合金鉆探管及其制造方法，以解決目前鋁合金鉆探管的剛度和強度較低且不便于進行拉力或壓力矯直，鋁合金鉆探管正向熱擠壓的制造方法耗能高、生產率較低的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：方案一：所述鉆探管包括多段變內徑管，所述鉆探管由多段變內徑管制成一體，每段變內徑管由第一段、第二段、第三段、第四段和第五段依次連接制成一體，第一段的內徑由開口端至第一段與第二段的連接端逐漸變大，第二段的內徑等于第一段與與第二段的連接端處內徑，第三段的內徑由第二段與第三段的連接處至第三段的中心位置處逐漸變小，再由第三段的中心位置至第三段與第四段連接處逐漸變大，第四段的直徑等于第三段與第四段連接處內徑，第五段的內徑由第四段與第五段連接處至開口端逐漸變小。

方案二：所述鉆探管包括多段變外徑管，所述鉆探管由多段變外徑管制成一體，每段變外徑管由第一段、第二段、第三段、第四段和第五段依次連接制成一體，第一段的外徑由開口端至第一段與第二段的連接端逐漸變小，第二段的內徑等于第一段與與第二段的連接端處內徑，第三段的內徑由第二段與第三段的連接處至第三段的中心位置處逐漸變大，再由第三段的中心位置至第三段與第四段連接處逐漸變小，第四段的直徑等于第三段與第四段連接處內徑，第五段的內徑由第四段與第五段連接處至開口端逐漸變大。

方案三：所述方法包括以下步驟：步驟一、預熱模具50～350℃，將空心鋁合金錠坯在循環風爐中加熱，加熱到溫度為350～550℃時出爐，冷卻至擠壓溫度后裝入擠壓機擠壓筒內；

步驟二、涂覆潤滑劑：將擠壓筒加熱到100～150℃，在空心鋁合金錠坯的表面涂覆玻璃粉狀潤滑劑，在擠壓筒的內表面涂覆玻璃粉狀潤滑劑；根據預成形管的剖面直徑選擇相應擠壓模具和擠壓針；

步驟三、擠壓成形：依次將擠壓針、空心鋁合金錠坯、擠壓模具裝在擠壓筒內，然后開始采用反擠壓方法，擠壓速度為60～100mm/s，擠壓比為4.5～13.5，預成形管進行在線淬火或在井式爐中進行固溶水淬處理；

步驟四、采用液壓或一般機械傳動的壓力或連續輥矯機對擠壓后的空心鋁合金錠坯進行矯直；

步驟五、對步驟四后成形的空心鋁合金錠坯表面處理；

步驟六：進行時效處理，處理溫度為100～200℃，保溫8～18小時。

方案四：所述方法包括以下步驟：步驟一、預熱模具50～350℃，將空心鋁合金錠坯在循環風爐中加熱，加熱到溫度為350～550℃時出爐，冷卻至擠壓溫度后裝入擠壓機擠壓筒內；