[發明專利]變截面鋁合金鉆桿管體的制備方法

在審

• 申請號: 201310731939.0
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103752630A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 徐靜;鄭開宏;劉志義;周楠;王順成;黎小輝;宋東福
• 申請（專利權）人: 廣州有色金屬研究院
• 主分類號: B21C23/21
• 分類號: B21C23/21
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所 44216
• 代理人: 劉卉

技術領域

本發明涉及一種變截面鋁合金鉆桿管體的制備方法。

背景技術

傳統的鋼制鉆桿在水平井、高腐蝕介質井、超深井等工況下，經常遇到鉆桿摩擦熱裂、氫脆、應力腐蝕斷裂、鉆井速度和效率降低、大鉤負載過大等問題。這些問題均是由材料本身的特性所決定，如果要從根本上提高鉆桿的性能，就必須改進鉆桿管體的材料，鋁合金鉆桿就此應運而生。

鋁合金與傳統鋼材相比，密度和彈性模量是鋼的1/3，而其強度卻是鋼的1.5～2倍。鋁合金鉆桿質量輕，在鉆機能力一定的條件下，用鋁合金鉆桿能夠達到鋼鉆桿無法到達的深度。在腐蝕環境中，由于鋁合金鉆桿表面覆蓋一層穩定的氧化膜阻止與環境的進一步反應，可用于任何濃度的硫化氫和二氧化碳環境。鋁合金鉆桿的浮力系數比鋼小，可減輕起下鉆的阻卡，節約20～25%的起下鉆時間，節省燃料。在相同井眼曲率下，鋁合金鉆桿的彎曲應力遠小于鋼鉆桿，從而適用于鉆斜井、曲率半徑小的定向井和水平段長的水平井。

鋁合金鉆桿管體分為加厚段、過渡段和薄壁段，是一種變截面管材，通常鋼鉆桿的制備是通過對無縫管兩端鐓粗來實現的。鋁合金鉆桿的強度低于鋼鉆桿，因此需要加厚端的長度較鋼鉆桿長，若采用鐓粗的方法無法實現長的加厚端，變形質量難以控制。

目前制作變截面管材的方法有分步擠壓法和先制作等徑管然后對兩端進行加厚處理的方法。這些方法需要分段，人工換模，存在誤差較大，生產效率低等缺點。因此，開發新型的變截面擠壓方法來制作鋁合金鉆桿加厚端，是十分必要的工作。

中國專利CN102019303A提出了一種鋁合金鉆桿管體的制備裝置及方法，但是其擠壓針結構設計復雜，加工困難，制作成本和維修費用高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種能夠克服分流模擠壓管材的缺陷，且無需對加厚段管體進行二次加工，大大提高了生產效率的變截面鋁合金鉆桿管體的制備方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明所述的變截面鋁合金鉆桿管體的制備方法，其特點是包括如下步驟：

A、將鋁合金空心鑄錠進行預處理；

B、將預處理后的鋁合金空心鑄錠放入擠壓筒內，并通過雙動擠壓機的擠壓軸控制系統將擠壓軸由擠壓筒的一端移入擠壓筒之后，通過雙動擠壓機的擠壓針控制系統將擠壓針穿過擠壓軸的中心通孔擠壓入鋁合金空心鑄錠內，同時由擠壓針控制系統控制擠壓針繼續沿擠壓方向軸向向前移動，直至擠壓針的工作帶與位于擠壓筒另一端的擠壓模的定徑帶之間的直徑差等于鋁合金鉆桿管體的加厚段壁厚時的位置為止，啟動擠壓軸控制系統，開始擠壓，在此位置鋁合金空心鑄錠在擠壓力作用下通過擠壓針擠壓出鋁合金鉆桿管體一端的加厚段A；

C、當鋁合金鉆桿管體的加厚段的長度達到設計要求的長度后，擠壓軸控制系統控制鋁合金空心鑄錠，擠壓針控制系統繼續將擠壓針前移，擠壓針的工作帶和擠壓模的定徑帶之間的間隙變小，啟動擠壓軸控制系統，使擠壓針與擠壓軸聯動，開始擠壓，此過程擠壓形成鋁合金鉆桿管體一端的過渡段A；

D、擠壓軸控制系統繼續擠壓鋁合金空心鑄錠，擠壓針控制系統將擠壓針繼續前移，使擠壓針的工作帶與擠壓模的定徑帶之間的間隙等于鋁合金鉆桿管體的薄壁段的壁厚，此位置用于擠壓出鋁合金鉆桿管體的薄壁段；

E、擠壓軸系統控制擠壓鋁合金空心鑄錠，當擠壓出的鋁合金鉆桿管體的薄壁段的長度達到設計要求后，擠壓針控制系統將擠壓針向后移動，擠壓針的工作帶與擠壓模的定徑帶之間再次形成與過渡段壁厚相等的間隙，此時擠壓出鋁合金鉆桿管體另一端的過渡段B；

F、擠壓軸系統繼續控制鋁合金空心鑄錠，擠壓針控制系統繼續向后移動，當擠壓針移動到其工作帶與擠壓模的定徑帶之間形成與加厚段壁厚相等的間隙時停止，此時擠壓出鋁合金鉆桿管體另一端的加厚段B；

G、當鋁合金鉆桿管體另一端的加厚段的長度尺寸達到設計要求時，切割機將成形的鋁合金鉆桿管體切下，完成整根變截面鋁合金鉆桿管體的擠壓作業。

其中，在上述步驟A中，鋁合金空心鑄錠預處理的方法是：先將鋁合金空心鑄錠切割成所需的長度，然后將鋁合金空心鑄錠預熱至460℃～490℃，并經機加工剝皮。

在進行上述步驟B之前，可先將擠壓筒預熱到430℃～460℃。

在進行上述步驟B之前，可先將擠壓模預熱到430℃～460℃。

上述擠壓模的定徑帶直徑大于擠壓針的工作帶直徑，所述擠壓模的定徑帶沿擠壓模的軸向設置，所述擠壓針的工作帶設置在擠壓針的前端。

本發明的技術方案具有如下優點：