專利名稱：油井管外加厚方法及使用該方法制造的油井管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油管道制造領(lǐng)域，尤其涉及一種油井管外加厚方法及基于該方法的13Cr油井管。
背景技術(shù)：
油井管是石油鉆采工業(yè)中大量使用的重要零件，其性能的好壞直接關(guān)系到鉆井作業(yè)的成功與否。目前世界上大多數(shù)國(guó)家都采用API (美國(guó)石油協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)油井管。上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石油油井管的等級(jí)、規(guī)格、加厚方式等都做了比較詳細(xì)的規(guī)定。在油井鉆進(jìn)過程中，油井管由于承受由交變載荷引起的較大應(yīng)力突變，常常過早失效，油井管的失效形式主要有一下三種:腐蝕、磨損和疲勞失效。導(dǎo)致事故的根本原因是油井管加厚結(jié)構(gòu)不合理引起的疲勞或腐蝕失效。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究表明:過渡區(qū)的形狀對(duì)油井管的使用壽命有顯著影響。加厚過渡區(qū)越長(zhǎng)，過渡區(qū)曲率半徑越大，應(yīng)力集中越小，疲勞及腐蝕疲勞壽命越高。隨著石油行業(yè)的發(fā)展，對(duì)深井，水平井，天然氣的開采等要求已逐步提高，也對(duì)石油鉆具的加工生產(chǎn)提高了要求，API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管體屈服強(qiáng)度為827至1034MPa，抗拉強(qiáng)度大于896MPa，伸長(zhǎng)率大于等于14%，沖擊功大于50J，單個(gè)最小值不得小于44J ;加厚段屈服強(qiáng)度為827至1034MPa，抗拉強(qiáng)度大于896MPa，伸長(zhǎng)率大于等于20%，沖擊功大于90J，單個(gè)最小值不得小于80J。傳統(tǒng)的加厚方法已經(jīng)無法完成超級(jí)13Cr的加厚成型，這樣也就無法生廣出聞標(biāo)準(zhǔn)，聞要求的石油鉆具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種加厚現(xiàn)有13Cr井管，延長(zhǎng)過渡帶，使油井管符合現(xiàn)有開采需要的同時(shí)，延長(zhǎng)油井管使用壽命。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種油井管外加厚方法，方法包括:S1、根據(jù)加熱長(zhǎng)度，加熱待加厚油井管；S2、設(shè)定送料長(zhǎng)度及第一次加厚頂鍛力后將待加厚油井管送至加厚裝置加厚，完成第一加厚量并冷卻；S3、設(shè)定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻；S4、設(shè)定第三次加厚頂鍛力，完成第三加厚量，產(chǎn)品成型。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)加厚需要，設(shè)定所述待加厚油井管的加厚長(zhǎng)度、加厚寬度以及油井管過渡帶長(zhǎng)度。在一些實(shí)施方式中，步驟SI中，根據(jù)加厚長(zhǎng)度、加厚寬度以及油井管過渡帶長(zhǎng)度，確定加熱過程中的送料長(zhǎng)度。管段加熱長(zhǎng)度的合理選擇對(duì)加厚質(zhì)量起著重要作用，加熱長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則在加厚過程中金屬向后流動(dòng)，造成管段加厚長(zhǎng)度不夠，鋼管在靠近模具處凸起，產(chǎn)生不完全鐓粗，即模子不能充滿。對(duì)壓縮長(zhǎng)度較長(zhǎng)而壁厚較薄的鋼管，加熱長(zhǎng)度過長(zhǎng)還容易使加厚部分引起折皺缺陷。加熱長(zhǎng)度過短，會(huì)造成加厚過渡部分太徒，有時(shí)部分金屬不能向后流動(dòng)，而是從模具兩邊的縫隙中擠出。使鋼管的加厚端部造成“悶車”。管端加熱長(zhǎng)度取決于加厚段的長(zhǎng)度，根據(jù)加厚工具孔型設(shè)計(jì)所得到的管端總變形長(zhǎng)度和所使用的加熱爐特點(diǎn)而定。管端加熱長(zhǎng)度等于壓縮部分長(zhǎng)度、加厚部分長(zhǎng)度、過渡部分長(zhǎng)度和附加的加熱長(zhǎng)度之和。在一些實(shí)施方式中，加熱長(zhǎng)度為送料長(zhǎng)度加50_。由于13Cr油井管的材質(zhì)問題，加熱過程中難以避免加熱部分和未加熱部分間熱量的傳遞，當(dāng)加熱部分與未加熱部分的接觸部位溫度過高時(shí)，會(huì)影響13Cr油井管的硬度，造成13Cr油井管的斷裂。加熱長(zhǎng)度增加50mm，可使得加熱部分與未加熱部分的接觸部位形成緩沖區(qū)，可保證加熱部分油井管的完整性，避免因?yàn)闊崃總鬟f造成的管道本身斷裂的現(xiàn)象發(fā)生。在一些實(shí)施方式中，步驟SI中，加熱溫度為1200±5°C。1200°C使得13Cr達(dá)到合適的鍛造溫度。在一些實(shí)施方式中，第一加厚量、第二加厚量以及第三加厚量，分別為總加厚量的三分之一。三次加厚量相等，可使厚度增加更加均勻，且使得加厚過程中的誤差減少。在一些實(shí)施方式中，第一次加厚頂鍛力為18Mpa，第二次加厚頂鍛力為20Mpa，第三次加厚頂鍛力為25Mpa。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種基于這種油井管外加厚方法的外加厚13Cr油井管，包括油井管本體，油井管本體兩端端頭處設(shè)置有加厚帶，加厚帶與油井管本體之間設(shè)置有過渡帶，過渡帶長(zhǎng)度為80mnTl20mm。管端加熱長(zhǎng)度的合理選擇對(duì)加厚質(zhì)量起著重要作用，加熱長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則在加厚過程中金屬向后流動(dòng)，造成管段加厚長(zhǎng)度不夠，鋼管在靠近模具處凸起，產(chǎn)生不完全鐓粗，即模子不能充滿。對(duì)壓縮長(zhǎng)度較長(zhǎng)而壁厚較薄的鋼管，加熱長(zhǎng)度過長(zhǎng)還容易使加厚部分引起折皺缺陷。加熱長(zhǎng)度過短，會(huì)造成加厚過渡部分太徒，有時(shí)部分金屬不能向后流動(dòng)，而是從模具兩邊的縫隙中擠出。使鋼管的加厚端部造成“悶車”。管端加熱長(zhǎng)度取決于加厚段的長(zhǎng)度，根據(jù)加厚工具孔型設(shè)計(jì)所得到的管端總變形長(zhǎng)度和所使用的加熱爐特點(diǎn)而定。管端加熱長(zhǎng)度等于壓縮部分長(zhǎng)度、加厚部分長(zhǎng)度、過渡部分長(zhǎng)度和附加的加熱長(zhǎng)度之和。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的油井管外加厚方法的流程圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式的外加厚13Cr油井管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述說明。圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的油井管外加厚方法的流程步驟。如圖所示，方法包括:S1、根據(jù)加熱長(zhǎng)度，加熱待加厚油井管；S2、按照送料長(zhǎng)度將待加厚油井管送至加厚裝置加厚，完成第一加厚量并冷卻；S3、設(shè)定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻；S4、設(shè)定第三次加厚頂鍛力，完成總加厚量，產(chǎn)品成型。在步驟SI前，根據(jù)加厚需要，設(shè)定待加厚油井管的加厚長(zhǎng)度、加厚寬度，并且根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)(美國(guó)石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))確定油井管過渡帶長(zhǎng)度，通過加厚長(zhǎng)度、加厚寬度以及油井管過渡帶長(zhǎng)度確定中頻爐加熱時(shí)的油井管送料長(zhǎng)度。設(shè)定待加厚油井管的加厚長(zhǎng)度為L(zhǎng)eu，加厚寬度為A，過渡帶長(zhǎng)度為Meu。根據(jù)體積不變?cè)恚O(shè)定待加厚油井管的外徑為D ;加厚A寬度后，油井管外徑為d，內(nèi)徑為X，則油井管縮短量Λ L為:Δ L= (D2-d2) * (Leu+Meu/2) / (d2_x2)。設(shè)定送料長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則有送料長(zhǎng)度L=AL+Leu+Meu，從而得到送料長(zhǎng)度。管段加熱長(zhǎng)度的合理選擇對(duì)加厚質(zhì)量起著重要作用，加熱長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則在加厚過程中金屬向后流動(dòng)，造成管段加厚長(zhǎng)度不夠，鋼管在靠近模具處凸起，產(chǎn)生不完全鐓粗，即模子不能充滿。對(duì)壓縮長(zhǎng)度較長(zhǎng)而壁厚較薄的鋼管，加熱長(zhǎng)度過長(zhǎng)還容易使加厚部分引起折皺缺陷。加熱長(zhǎng)度過短，會(huì)造成加厚過渡部分太徒，有時(shí)部分金屬不能向后流動(dòng)，而是從模具兩邊的縫隙中擠出。使鋼管的加厚端部造成“悶車”。管道加熱長(zhǎng)度取決于加厚段的長(zhǎng)度，根據(jù)加厚工具孔型設(shè)計(jì)所得到的管道總變形長(zhǎng)度和所使用的加熱爐特點(diǎn)而定。管端加熱長(zhǎng)度等于壓縮部分長(zhǎng)度、加厚部分長(zhǎng)度、過渡部分長(zhǎng)度和附加的加熱長(zhǎng)度之和。確定中頻加熱爐送料長(zhǎng)度后，確定中頻加熱爐的加熱長(zhǎng)度和加熱溫度。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，中頻加熱爐的加熱長(zhǎng)度為送料長(zhǎng)度加50mm，由于13Cr油井管的材質(zhì)問題，加熱過程中難以避免加熱部分和未加熱部分間熱量的傳遞，當(dāng)加熱部分與未加熱部分的接觸部位溫度過高時(shí)，會(huì)影響13Cr油井管的硬度，造成13Cr油井管的斷裂。加熱長(zhǎng)度增加50mm，可使得加熱部分與未加熱部分的接觸部位形成緩沖區(qū)，可保證加熱部分油井管的完整性，避免因?yàn)闊崃總鬟f造成的管道本身斷裂的現(xiàn)象發(fā)生。加熱溫度為1200±5°C。當(dāng)加熱到1200±5°C時(shí)，13Cr油井管達(dá)到合適的鍛造溫度。在步驟S2中，根據(jù)送料長(zhǎng)度，將加熱過后達(dá)到鍛造溫度的13Cr油井管送至加厚裝置內(nèi)，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，方法中使用的加厚裝置為800T加厚機(jī)。根據(jù)步驟SI中得出的數(shù)據(jù)，設(shè)定加厚裝置的送料長(zhǎng)度、壓縮量，并且設(shè)定加厚裝置的頂鍛力和頂鍛速率。接著使用800T加厚機(jī)對(duì)達(dá)到鍛造溫度的13Cr油井管進(jìn)行加厚。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施方式，在步驟S2中，加厚機(jī)頂鍛力設(shè)定為18Mpa，頂鍛速度為70mm/S。加厚過程中，管料按照設(shè)定好的程序進(jìn)行加厚，完成第一加厚量。該道次完成，產(chǎn)品經(jīng)過修磨和自然冷卻到室溫后，進(jìn)行第二道次的生產(chǎn)。在步驟S3中，改變頂鍛力為20Mpa，加厚過程中，管料按照設(shè)定好的程序進(jìn)行加厚，完成第二加厚量。該道次完成，產(chǎn)品經(jīng)過修磨和自然冷卻到室溫后，進(jìn)行第三道次的生產(chǎn)。在步驟S4中，改變頂鍛力為25Mpa，加厚過程中，管料按照設(shè)定好的程序進(jìn)行加厚，完成第三加厚量。該道次完成，產(chǎn)品經(jīng)過修磨和自然冷卻到室溫后，可以得到加厚成品。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，第一加厚量、第二加厚量、第三加厚量都為總加厚量的三分之一。三次加厚量相等，可使厚度增加更加均勻，且使得加厚過程中的誤差減少。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了基于這樣的油井管外加厚方法生產(chǎn)的一種外加厚13Cr油井管。如同2所示，包括油井管本體10，油井管本體10兩端端頭處加厚帶30，加厚帶30與油井管本體10之間設(shè)置有過渡帶20，過渡帶20的長(zhǎng)度為80mnTl20mm。本實(shí)施方例中，過渡帶20長(zhǎng)度為80mm。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施例加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施例。上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.油井管外加厚方法，其特征在于，方法包括: 51、根據(jù)加熱長(zhǎng)度，加熱待加厚油井管； 52、設(shè)定送料長(zhǎng)度及第一次加厚頂鍛力后將所述待加厚油井管送至加厚裝置加厚，完成第一加厚量并冷卻； 53、設(shè)定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻； 54、設(shè)定第三次加厚頂鍛力，完成第三加厚量，產(chǎn)品成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步驟SI前，根據(jù)加厚需要，設(shè)定所述待加厚油井管的加厚長(zhǎng)度、加厚寬度以及油井管過渡帶長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步驟SI中，根據(jù)所述加厚長(zhǎng)度、所述加厚寬度以及所述油井管過渡帶長(zhǎng)度，確定加熱過程中的送料長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述加熱長(zhǎng)度為所述送料長(zhǎng)度加50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步驟SI中加熱溫度為1200 ±5。。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述第一加厚量、所述第二加厚量以及所述第三加厚量，分別為總加厚量的三分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述第一次加厚頂鍛力為18Mpa，所述第二次加厚頂鍛力為20Mpa，所述第三次加厚頂鍛力為25Mpa。
8.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的油井管外加厚方法制造的外加厚13Cr油井管，其特征在于，包括油井管本體(10)，所述油井管本體(10)兩端設(shè)置有加厚帶(30)，所述油井管本體(10)與所述加厚帶(30)之間設(shè)置有過渡帶(20)，所述過渡帶(20)長(zhǎng)度為80mnTl20mmo
全文摘要
本發(fā)明提供了一種油井管外加厚方法，方法包括S1、根據(jù)加熱長(zhǎng)度，加熱待加厚油井管；S2、設(shè)定送料長(zhǎng)度及第一次加厚頂鍛力后將待加厚油井管送至加厚裝置加厚，完成第一加厚量并冷卻；S3、設(shè)定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻；S4、設(shè)定第三次加厚頂鍛力，完成第三加厚量，產(chǎn)品成型。本發(fā)明的有益效果在于，加厚現(xiàn)有13Cr油井管，延長(zhǎng)過渡帶，使油井管符合現(xiàn)有開采需要的同時(shí)，延長(zhǎng)油井管使用壽命。
文檔編號(hào)B21K21/00GK103143669SQ20121058356
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者肖天甫, 李小星, 鄧龍仁, 劉蓉, 龔劍兵 申請(qǐng)人:南通永大管業(yè)股份有限公司