[发明专利]整体式加重钻杆、方钻杆的挤压成形方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料热加工塑性成型领域，更详细地说涉及整体式加重钻杆、方钻杆的挤压成形方法及其所使用的设备。

背景技术

加重钻杆、方钻杆是石油勘探开发钻井用的重要钻柱构件，是油气田勘探开发工程的主要器材，对石油的钻采起着至关重要的作用。

加重钻杆应用于钻柱中主要起三种作用：第一是用作钻铤和钻杆之间的过渡构件，使钻柱构件外径大小过渡相对平滑，减小钻具失效事故；第二是用作定向钻井施加钻压，克服了钻铤柔性不足的缺点；第三是当用小钻头或小直径井眼钻井时起加钻压作用。方钻杆应用于钻柱中主要起传递扭矩和驱动作用。随着油井深度的不断加深，钻探的难度越来越大，通常的焊接加重钻杆、方钻杆已不能满足深油井和超深油井的刚度和强度的需要，石油行业呼吁高强度、高扭矩、抗刺漏、抗弯曲的高性能加重钻杆和方钻杆。

目前加重钻杆和方钻杆普遍采用的加工工艺有以下两种：

第一种工艺方法：是将加重钻杆、方钻杆的两端接头和管体单独机械加工后用摩擦焊机焊接起来或用螺纹直联起来；用摩擦焊联接的需要进行焊缝奥氏体化、高压空气吹冷、焊缝高温回火、焊缝精加工等相关处理，加工工艺较为复杂，对加工设备要求较高，且管体与接头焊缝处的组织与基材组织相差较大，该种工艺方法的最大缺点就是焊接部位的强度较差，只有整体式钻杆强度的一半，影响了加重钻杆的使用寿命，甚至造成钻井过程中的事故。采用管体与接头分别加工螺纹直联而成的加重钻杆和方钻杆也同样存在强度和可靠性较差的问题。

第二种工艺方法：是采用大直径的圆棒料直接进行机械加工而成的整体加重钻杆和方钻杆，这种工艺方法虽然克服了第一种方法强度较差的缺点，但原材料浪费大、加工工时长。原材料的利用率仅在67％以内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整体式加重钻杆、方钻杆的挤压成形方法及其所使用的设备。

本发明所述整体式加重钻杆、方钻杆的挤压成形方法的具体步骤是：

(1)整体式加重钻杆通常指圆钻杆，选取圆棒料；

(2)用中频炉对所选的圆棒料进行分段加热，其中：对加热区前端段1～200mm范围进行加热，加热温度为1080℃±20℃，对加热区中部段201～600mm范围进行加热，加热温度为1110℃±20℃，对加热区尾部段601～1300mm范围进行加热，加热温度为1150℃±20℃)；

(3)对所选取的圆棒料一端的加热区镦粗成形；

(4)用中频炉对所选圆棒料的另一端进行分段加热，其中：对加热区前端段，即1～200mm范围进行加热，加热温度为1080℃±20℃，对加热区中部段，即201～600mm范围进行加热，加热温度为1110℃±20℃，对加热区尾部段，即601～1400mm范围进行加热，加热温度为1150℃±20℃)；

(5)对所选取的圆棒料另一端的加热区镦粗成形；

(6)热态检验；

(7)去飞边毛刺。

本发明所述整体式加重方钻杆的挤压成形方法，除选取方形棒料，并在镦粗过程中将加重钻杆镦粗为方形外，其他加工工序及工艺条件与镦粗成圆形的整体式加重钻杆相同，其实施方式不再赘述。

本发明所述整体式加重钻杆、方钻杆的挤压成形方法所使用的设备为框架式液压机，该设备主要包括机身，在机身的左侧设有与液压控制装置相接的水平主油缸，与水平主油缸相配主油缸活塞杆的外端头接有水平主滑块，水平主滑块与机身和横梁之间为滑道配合，水平主滑块上固定有凸模支座，在机身的右侧设有进料孔，机身的右半部分是夹紧动力装置及相联可容让小浮动开式组合模具(含夹紧装置)。

本发明所述框架式液压机，其中所述的夹紧动力装置是固定在机身上部与液压控制装置相接夹紧油缸，与夹紧油缸相配的活塞杆的外端头下部接有夹紧滑块，夹紧滑块与固定在中间支撑和右支撑上的竖直滑道相配合。所述的可容让小浮动开式组合模具(含夹紧装置)分为上、下两部分，上部分安装在所述的夹紧滑块下部，下部分安装在固定在机身上的水平工作台上。

本发明所述的框架式液压机，其中所述的机身结构是两条互相平行的纵梁，在所述的两条纵梁的左端头设有左支撑，右端头设有右支撑，中间部分设有中间支撑和横梁，45°的水平滑道固定在机身和横梁上，与水平主滑块相配合，45°的竖直滑道固定在中间支撑和右支撑上与夹紧滑块相配合；所述的水平主油缸固定在所述的左支撑上，所述的进料口设在右支撑上。所述机身的纵梁、横梁、左、右支撑、中间支撑均采用厚钢板焊接在一起形成框架结构。