[发明专利]一种钻杆管端加厚方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气钻采用钻杆、油管、套管的管端加厚技术，特别是一种钻杆管端加厚方法。

背景技术

钻杆是石油天然气钻采工具的主要组成部分，钻杆由管体和带有螺纹的接头组成。螺纹接头和管体的连接方式为摩擦焊接。为了实现大壁厚接头与小壁厚管体的合理焊接，一般都要对管体两个端部进行加厚，这样可以改善钻杆焊接处在工作中的应力分布，实现平滑过渡，提高钻杆的工作和使用性能。目前我国钻杆生产主要根据美国API的标准，该标准要求：管端加厚必须有内加厚过渡段(Miu)、内加厚段(Liu)和外加厚过渡段(Meu)、外加厚段(Leu)，见图1。标准规定：内加厚过渡段的长度不小于76.2mm。我国依据实际情况及API标准，规定内加厚端过渡带长度不小于100mm。然而在实际生产中，由于深井、超深井、定向井、大位移井、水平井、多分枝井作业的增多和复杂钻井技术的推广使用，钻杆承受的拉、压、弯、扭等力增大，井下温度、压力增大，腐蚀环境复杂，导致钻杆在内加厚过渡带刺穿失效，轻则影响生产、造成损失，严重的造成生产事故。以塔里木油田为例，据不完全统计，2004年发生钻杆失效173起，155起为加厚过渡带刺穿；2005年发生钻杆失效128起，钻杆刺穿116起，2006年发生钻杆失效97起，钻杆加厚过渡带刺穿33起。可见钻杆加厚过渡带的生产工艺与质量水平，是影响钻杆寿命和使用性能的重要因素。

目前所使用的钻杆管端加厚方式有三种：内加厚、外加厚、内外加厚，以内外加厚最为普遍。钻杆的加厚依据不同的规格、加厚比，可分为：两道次加热加厚、三道次加热加厚、四道次加热加厚。目前普遍采用的多道次内外加厚工艺，该工艺步骤具体描述如下：

管端外加厚过渡段(Meu)、外加厚段(Leu)的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段(Miu)的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的，由于单道次加厚比小于等于1.5，第一道次加厚比经常为1.3，因此一般(非厚壁)管体都要经过三道次或四道次的加热加厚。内外加厚过程中，第一道次Meu1取30-40mm，第二道次Meu2取40-50mm，第三道次Meu3取50-60mm，三个道次Meu逐渐加大；由于外加厚过渡段锥度大，管壁加厚前径向形变量和轴向形变梯度大，管壁在冲头的顶锻下，在外过渡段型腔部分易发生失稳而出现局部弯曲，由于内过渡带为自由形成区，因此造成顶锻过程中在内加厚过渡段(Miu)出现凸起和凹坑。归纳起来，现有的工艺具有以下缺点：

1、进行第一道次加厚时，冲头顶锻时，管子向外容易失稳而产生弯曲，见图2。

2、冲头进一步进给时，外锥面较短，在外平行段(Leu)和外锥面(Meu)的衔接处的管子内壁，形成凹坑，见图3。

3、由于外锥面处模具的限制，高温金属在顶锻压力下，流经外锥面时发生方向改变，外锥面锥度越大，变向越剧烈，在外锥面消失出金属增厚快，而起变点至外锥面消失处厚度增加缓慢，此处经常形成凸起，见图3。

如上所述：改进钻杆加厚工艺技术，提高加厚过渡带质量，始终是钻杆生产所面临的现实问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻杆管端加厚方法，主要解决现有的钻杆内外加厚法多道次加厚工艺中，第一加厚道次内加厚过渡段起点处经常出现凹坑、凸起的技术问题，改善了内加厚过渡带的平滑过度形状，保证了加厚带消失点处圆角直径大于300mm，减少了修磨工作量，提高了加厚质量。

为解决上述问题，本发明是这样实现的：

一种钻杆管端加厚方法，管端外加厚过渡段、外加厚段的锥度、长度是通过模具控制成型的，内加厚过渡段的锥度、长度是通过冲头的顶锻自由成型的，其特征在于：加工中各个道次Meu逐渐缩短，锥度逐渐增大。

所述的钻杆管端加厚方法，其特征在于：第一加厚道次Meu1取100-110mm，第二道次Meu2取70-80mm，第三加厚道次Meu3取50-60mm。

附图说明

图1是钻杆管端加厚结构示意图。

图2是使用现有钻杆管端加厚方法管子向外产生弯曲的情况示意图。

图3是使用现有钻杆管端加厚方法在Leu和Meu的衔接处的管子内壁，形成凹坑和凸起的情况示意图。

具体实施方式