頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于套管接頭加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在頁巖氣鉆探和開采領(lǐng)域，水平井鉆完井和水力壓裂技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)，而水平井鉆完井和水力壓裂技術(shù)對頁巖氣套管要求很苛刻，在具體使用時(shí)，要求氣層套管能承受各種彎曲、拉伸、壓縮和內(nèi)壓復(fù)合載荷，而且還要其質(zhì)量能夠維持一定的開采年限。
[0003]在使用氣層套管時(shí)需要通過接頭螺紋將一支支管子連接起來，形成數(shù)千米的管柱，因此需要加工套管接頭，即將管坯進(jìn)行接箍內(nèi)螺紋和管體螺紋加工，達(dá)到頁巖氣開采用氣層套管接頭的設(shè)計(jì)要求。
[0004]頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工工藝包括對接箍管坯采用切斷、外拔、內(nèi)鏜、車絲、密封面加工等工序，以及對管體外表面進(jìn)行扒荒、車絲、內(nèi)鏜、密封面加工等工序，采用傳統(tǒng)的加工工藝(包括切削用量、冷切方式和裝夾方式)時(shí)，由于頁巖氣開采用氣層套管接頭的材料特性與普通鋼管有很大不同，同時(shí)氣層套管接頭對接頭的螺紋尺寸公差要求較嚴(yán)格，因此加工時(shí)容易出現(xiàn)刀具損耗大、變形大、接頭合格率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]【要解決的技術(shù)問題】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工方法，以解決由于頁巖氣開采用氣層套管接頭的材料特性與普通鋼管有很大不同，同時(shí)氣層套管接頭對接頭的螺紋尺寸公差要求較嚴(yán)格，因此加工時(shí)容易出現(xiàn)刀具損耗大、變形大、接頭合格率低的問題。
[0007]【技術(shù)方案】
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009]本發(fā)明涉及一種頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工方法，包括以下步驟:
[0010]加工接箍內(nèi)螺紋:采用兩齒成型梳刀以100?120m/min的切削速度進(jìn)行6?8次粗車，每次粗車的吃刀深度為0.15?0.18mm;然后采用兩齒成型梳刀以100?120m/min的切削速度進(jìn)行兩次精車，兩次精車的吃刀深度分別為0.12mm和0.18mm，進(jìn)給量為5.08mm/轉(zhuǎn)；
[0011]加工內(nèi)密封面:包括粗加工和精加工各一次，采用菱形刀具，切削速度為90?100m/min，粗加工的車削余量為0.32?0.54mm、進(jìn)給量為0.36?0.46mm/轉(zhuǎn)，精加工的車削余量為0.22?0.26mm、進(jìn)給量為0.06?0.07mm/轉(zhuǎn)；
[0012]加工管體外螺紋:采用兩齒成型梳刀以100?110m/min的切削速度進(jìn)行一次粗車，粗車的吃刀深度為0.65?0.85mm;然后采用兩齒成型梳刀以100?110m/min的切削速度進(jìn)行兩次精車，兩次精車的吃刀深度分別為0.25_和0.35_，進(jìn)給量為5.08_/轉(zhuǎn)；
[0013]加工外密封面:包括粗加工和精加工各一次，采用成型刀，切削速度為90?10m/min，粗加工的車削余量為0.32?0.48mm、進(jìn)給量為0.56?0.66mm/轉(zhuǎn)，精加工的車削余量為0.22 ?0.28mm、進(jìn)給量為0.075 ?0.085mm/轉(zhuǎn)；
[0014]所述加工接箍內(nèi)螺紋、加工內(nèi)密封面、加工管體外螺紋、加工外密封面的過程中對切削刀具進(jìn)行冷卻。
[0015]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述加工接箍內(nèi)螺紋步驟中，切削速度為108?115m/min，每次粗車的吃刀深度為0.16?0.17mm。
[0016]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述加工管體外螺紋步驟中，切削速度為103?107m/min，每次粗車的吃刀深度為0.7?0.8mm。
[0017]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述加工內(nèi)密封面步驟中，切削速度為94?98m/min，粗加工的車削余量為0.4?0.5mm、進(jìn)給量為0.4?0.43mm/轉(zhuǎn)，精加工的車削余量為0.23 ?0.25mm、進(jìn)給量為0.065 ?0.068mm/轉(zhuǎn)。
[0018]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述加工外密封面步驟中，切削速度為93?95mm/min，粗加工的車削余量為0.38?0.44mm、進(jìn)給量為0.58?0.64mm/轉(zhuǎn)，精加工的車削余量為0.24 ?0.26mm、進(jìn)給量為0.078 ?0.083mm/轉(zhuǎn)。
[0019]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述頁巖氣開采用氣層套管接頭管坯通過卡盤夾持，所述卡盤夾持壓力為5?8MPa，其中粗加工的夾持壓力與精加工的夾持壓力不同。
[0020]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述冷卻方法通過將冷卻液直接噴在切削刀具的刀尖上和切削區(qū)域來實(shí)現(xiàn)冷卻。
[0021]【有益效果】
[0022]本發(fā)明提出的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0023]本發(fā)明提供的加工方法適用于頁巖氣開采用氣層套管接頭(接箍內(nèi)螺紋和管體外螺紋)的加工，在切削用量(切削速度、吃刀深度及次數(shù)、進(jìn)給量)、冷卻方式和裝夾方式上進(jìn)行改進(jìn)，有效地克服了頁巖氣開采用氣層套管接頭加工時(shí)的刀具損耗大、接頭合格率低等缺點(diǎn)，滿足了頁巖氣開采用氣層套管接頭的生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，提高了加工效率。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0025]對于頁巖氣開采用氣層套管，其接頭材料和套管接頭具有以下特點(diǎn):
[0026](I)接頭材料強(qiáng)度高，達(dá)到125ksi，屈服強(qiáng)度在862?1034MPa，抗拉強(qiáng)度不低于93IMPa；
[0027](2)頁巖氣開采用氣層套管接頭口徑小，為5-1/2〃( 139.70mm);
[0028](3)頁巖氣開采用氣層套管接頭螺紋尺寸公差小:①螺紋中徑公差為±0.025mm，②密封面直徑公差為±0.038mm，③螺紋牙型高度公差±0.025mm，④螺紋螺距公差為土0.025mm，⑤螺紋錐度公差為0.061?0.066in/l in。
[0029]由于以上特點(diǎn)，在加工頁巖氣開采用氣層套管接頭時(shí)，容易造成車絲過程散熱差，致使螺紋梳刀(專用刀具)磨損加快，壽命縮短；同時(shí)，在切削力作用下，產(chǎn)生變形，使加工螺紋表面產(chǎn)生回彈，使螺紋梳刀的后面與已加工表面產(chǎn)生強(qiáng)烈磨損，導(dǎo)致粘結(jié)、擴(kuò)散，很快磨損，刀具損壞，進(jìn)而導(dǎo)致接頭合格率低。
[0030]實(shí)施例一
[0031]針對上述技術(shù)問題，實(shí)施例一提供的頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工方法包括以下步驟:
[0032](I)接箍內(nèi)螺紋及其密封面加工
[0033]接箍內(nèi)螺紋加工條件為:車絲，采用接箍專用數(shù)控車床，根據(jù)頁巖氣開采用氣層套管接頭的螺紋齒形要求，采用成型梳刀(兩齒，粗車時(shí)采用粗車螺紋梳刀，精車時(shí)采用精車螺紋梳刀)，并進(jìn)行特別的物理方式涂層(PVD)，切削速度為11Om/min。分7次粗車，每次吃刀深度0.16mm;分兩次精車，兩次吃刀深度為0.12mm和0.18mm。進(jìn)給量為5.08mm/轉(zhuǎn)(恒定螺距切削)。
[0034]接箍內(nèi)螺紋加工完成后對其密封面進(jìn)行加工，具體加工條件為:包括粗加工和精加工各一次，采用菱形刀具，切削速度為95m/min，粗加工的車削余量為0.4mm、進(jìn)給量為0.4mm/轉(zhuǎn)，精加工的車削余量為0.24mm、進(jìn)給量為0.065mm/轉(zhuǎn)。
[0035](2)管體外螺紋及其密封面加工
[0036]管體外螺紋加工條件為:車絲，采用管體專用數(shù)控車床，根據(jù)頁巖氣開采用氣層套管接頭的螺紋齒形要求，采用成型梳刀(兩齒，粗車時(shí)采用粗車螺紋梳刀，精車時(shí)采用精車螺紋梳刀)，并進(jìn)行特別的物理方式涂層(PVD)，切削速度為105m/min，分I次粗車，吃刀深度0.75mm;分兩次精車，兩次吃刀深度分別為0.25mm和0.35mm。進(jìn)給量為5.08mm/轉(zhuǎn)(恒定螺距切削)。
[0037]管體外螺紋加工完成后對其密封面進(jìn)行加工，具體加工條件為:包括粗加工和精加工各一次，采用成型刀，切削速度為95m/min，粗加工的車削余量為0.4mm、進(jìn)給量為0.6mm/轉(zhuǎn)，精加工的車削余量為0.25mm、進(jìn)給量為0.08mm/轉(zhuǎn)。
[0038]需要說明，本實(shí)施例并不限制加工接箍內(nèi)螺紋與加工管體外螺紋的先后次序。
[0039]另外，對頁巖氣開采用氣層套管接頭管坯進(jìn)行加工時(shí)，氣層套管接頭管坯通過卡盤夾持，卡盤夾持壓力為5?8MPa，需要說明，粗加工時(shí)卡盤的夾持壓力與精加工時(shí)卡盤的夾持壓力不同。與現(xiàn)有技術(shù)中采用管子裝夾方式不同，本實(shí)施例有效地克服管體螺紋的加工變形。
[0040]另外，在各個(gè)步驟中，還包括在加工接箍內(nèi)螺紋及其密封面、加工管體外螺紋及其密封面的過程中對切削刀具進(jìn)行冷卻。具體的冷卻方法為:通過將冷卻液直接噴在切削刀具的刀尖上和切削區(qū)域來實(shí)現(xiàn)冷卻，通過調(diào)整噴射冷卻液的壓力和流量，能夠有效地對切削工具進(jìn)行冷卻。
[0041 ] 實(shí)施例二
[0042]實(shí)施例一提供的頁巖氣開采用氣層套管接頭的加工方法包括以下步驟:
[0043](I)接箍內(nèi)螺紋及其密封面加工
[0044]接箍內(nèi)螺紋加工條件為:車絲，采用接箍專用數(shù)控車床，根據(jù)頁巖氣開采用氣層套管接頭的螺紋齒形要求，采用成型梳刀(兩齒，粗車時(shí)采用粗車螺紋梳刀，精車時(shí)采用精