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
技術領域：
本發明涉及石油管道制造領域，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：
油井管是石油鉆采工業中大量使用的重要零件，其性能的好壞直接關系到鉆井作業的成功與否。目前世界上大多數國家都采用API (美國石油協會)標準來生產油井管。上述標準對石油油井管的等級、規格、加厚方式等都做了比較詳細的規定。在油井鉆進過程中，油井管由于承受由交變載荷引起的較大應力突變，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。導致事故的根本原因是油井管加厚結構不合理引起的疲勞或腐蝕失效。在此基礎上進一步研究表明:過渡區的形狀對油井管的使用壽命有顯著影響。加厚過渡區越長，過渡區曲率半徑越大，應力集中越小，疲勞及腐蝕疲勞壽命越高。隨著石油行業的發展，對深井，水平井，天然氣的開采等要求已逐步提高，也對石油鉆具的加工生產提高了要求，API標準規定管體屈服強度為827至1034MPa，抗拉強度大于896MPa，伸長率大于等于14%，沖擊功大于50J，單個最小值不得小于44J ;加厚段屈服強度為827至1034MPa，抗拉強度大于896MPa，伸長率大于等于20%，沖擊功大于90J，單個最小值不得小于80J。傳統的加厚方法已經無法完成超級13Cr的加厚成型，這樣也就無法生廣出聞標準，聞要求的石油鉆具。

發明內容
本發明的目的是提供一種加厚現有13Cr井管，延長過渡帶，使油井管符合現有開采需要的同時，延長油井管使用壽命。根據本發明的一個方面，提供了一種油井管外加厚方法，方法包括:S1、根據加熱長度，加熱待加厚油井管；S2、設定送料長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、設定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻；S4、設定第三次加厚頂鍛力，完成第三加厚量，產品成型。在一些實施方式中，根據加厚需要，設定所述待加厚油井管的加厚長度、加厚寬度以及油井管過渡帶長度。在一些實施方式中，步驟SI中，根據加厚長度、加厚寬度以及油井管過渡帶長度，確定加熱過程中的送料長度。管段加熱長度的合理選擇對加厚質量起著重要作用，加熱長度過長，則在加厚過程中金屬向后流動，造成管段加厚長度不夠，鋼管在靠近模具處凸起，產生不完全鐓粗，即模子不能充滿。對壓縮長度較長而壁厚較薄的鋼管，加熱長度過長還容易使加厚部分引起折皺缺陷。加熱長度過短，會造成加厚過渡部分太徒，有時部分金屬不能向后流動，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”。管端加熱長度取決于加厚段的長度，根據加厚工具孔型設計所得到的管端總變形長度和所使用的加熱爐特點而定。管端加熱長度等于壓縮部分長度、加厚部分長度、過渡部分長度和附加的加熱長度之和。在一些實施方式中，加熱長度為送料長度加50_。由于13Cr油井管的材質問題，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，當加熱部分與未加熱部分的接觸部位溫度過高時，會影響13Cr油井管的硬度，造成13Cr油井管的斷裂。加熱長度增加50mm，可使得加熱部分與未加熱部分的接觸部位形成緩沖區，可保證加熱部分油井管的完整性，避免因為熱量傳遞造成的管道本身斷裂的現象發生。在一些實施方式中，步驟SI中，加熱溫度為1200±5°C。1200°C使得13Cr達到合適的鍛造溫度。在一些實施方式中，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。相應的，本發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置有加厚帶，加厚帶與油井管本體之間設置有過渡帶，過渡帶長度為80mnTl20mm。管端加熱長度的合理選擇對加厚質量起著重要作用，加熱長度過長，則在加厚過程中金屬向后流動，造成管段加厚長度不夠，鋼管在靠近模具處凸起，產生不完全鐓粗，即模子不能充滿。對壓縮長度較長而壁厚較薄的鋼管，加熱長度過長還容易使加厚部分引起折皺缺陷。加熱長度過短，會造成加厚過渡部分太徒，有時部分金屬不能向后流動，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”。管端加熱長度取決于加厚段的長度，根據加厚工具孔型設計所得到的管端總變形長度和所使用的加熱爐特點而定。管端加熱長度等于壓縮部分長度、加厚部分長度、過渡部分長度和附加的加熱長度之和。


圖1為本發明一實施方式的油井管外加厚方法的流程圖；圖2為本發明一實施方式的外加厚13Cr油井管的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述說明。圖1示意性地顯示了根據本發明一實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、根據加熱長度，加熱待加厚油井管；S2、按照送料長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、設定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻；S4、設定第三次加厚頂鍛力，完成總加厚量，產品成型。在步驟SI前，根據加厚需要，設定待加厚油井管的加厚長度、加厚寬度，并且根據API標準(美國石油協會標準)確定油井管過渡帶長度，通過加厚長度、加厚寬度以及油井管過渡帶長度確定中頻爐加熱時的油井管送料長度。設定待加厚油井管的加厚長度為Leu，加厚寬度為A，過渡帶長度為Meu。根據體積不變原理，設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，內徑為X，則油井管縮短量Λ L為:Δ L= (D2-d2) * (Leu+Meu/2) / (d2_x2)。設定送料長度為L，則有送料長度L=AL+Leu+Meu，從而得到送料長度。管段加熱長度的合理選擇對加厚質量起著重要作用，加熱長度過長，則在加厚過程中金屬向后流動，造成管段加厚長度不夠，鋼管在靠近模具處凸起，產生不完全鐓粗，即模子不能充滿。對壓縮長度較長而壁厚較薄的鋼管，加熱長度過長還容易使加厚部分引起折皺缺陷。加熱長度過短，會造成加厚過渡部分太徒，有時部分金屬不能向后流動，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”。管道加熱長度取決于加厚段的長度，根據加厚工具孔型設計所得到的管道總變形長度和所使用的加熱爐特點而定。管端加熱長度等于壓縮部分長度、加厚部分長度、過渡部分長度和附加的加熱長度之和。確定中頻加熱爐送料長度后，確定中頻加熱爐的加熱長度和加熱溫度。在本發明的一實施方式中，中頻加熱爐的加熱長度為送料長度加50mm，由于13Cr油井管的材質問題，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，當加熱部分與未加熱部分的接觸部位溫度過高時，會影響13Cr油井管的硬度，造成13Cr油井管的斷裂。加熱長度增加50mm，可使得加熱部分與未加熱部分的接觸部位形成緩沖區，可保證加熱部分油井管的完整性，避免因為熱量傳遞造成的管道本身斷裂的現象發生。加熱溫度為1200±5°C。當加熱到1200±5°C時，13Cr油井管達到合適的鍛造溫度。在步驟S2中，根據送料長度，將加熱過后達到鍛造溫度的13Cr油井管送至加厚裝置內，在本發明的該實施方式中，方法中使用的加厚裝置為800T加厚機。根據步驟SI中得出的數據，設定加厚裝置的送料長度、壓縮量，并且設定加厚裝置的頂鍛力和頂鍛速率。接著使用800T加厚機對達到鍛造溫度的13Cr油井管進行加厚。根據本發明的該實施方式，在步驟S2中，加厚機頂鍛力設定為18Mpa，頂鍛速度為70mm/S。加厚過程中，管料按照設定好的程序進行加厚，完成第一加厚量。該道次完成，產品經過修磨和自然冷卻到室溫后，進行第二道次的生產。在步驟S3中，改變頂鍛力為20Mpa，加厚過程中，管料按照設定好的程序進行加厚，完成第二加厚量。該道次完成，產品經過修磨和自然冷卻到室溫后，進行第三道次的生產。在步驟S4中，改變頂鍛力為25Mpa，加厚過程中，管料按照設定好的程序進行加厚，完成第三加厚量。該道次完成，產品經過修磨和自然冷卻到室溫后，可以得到加厚成品。在本發明的該實施方式中，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。相應的，本發明還提供了基于這樣的油井管外加厚方法生產的一種外加厚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之間設置有過渡帶20，過渡帶20的長度為80mnTl20mm。本實施方例中，過渡帶20長度為80mm。應當理解，雖然本說明書按照實施例加以描述，但并非每個實施例僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施例。上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施例的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明的等效實施例或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.油井管外加厚方法，其特征在于，方法包括: 51、根據加熱長度，加熱待加厚油井管； 52、設定送料長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、設定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻； 54、設定第三次加厚頂鍛力，完成第三加厚量，產品成型。
2.根據權利要求1所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步驟SI前，根據加厚需要，設定所述待加厚油井管的加厚長度、加厚寬度以及油井管過渡帶長度。
3.根據權利要求2所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述步驟SI中，根據所述加厚長度、所述加厚寬度以及所述油井管過渡帶長度，確定加熱過程中的送料長度。
4.根據權利要求3所述的油井管外加厚方法，其特征在于，所述加熱長度為所述送料長度加50mm。
5.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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。
8.一種應用如權利要求1至7中任一項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)兩端設置有加厚帶(30)，所述油井管本體(10)與所述加厚帶(30)之間設置有過渡帶(20)，所述過渡帶(20)長度為80mnTl20mmo
全文摘要
本發明提供了一種油井管外加厚方法，方法包括S1、根據加熱長度，加熱待加厚油井管；S2、設定送料長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、設定第二次加厚頂鍛力，完成第二加厚量并冷卻；S4、設定第三次加厚頂鍛力，完成第三加厚量，產品成型。本發明的有益效果在于，加厚現有13Cr油井管，延長過渡帶，使油井管符合現有開采需要的同時，延長油井管使用壽命。
文檔編號B21K21/00GK103143669SQ20121058356
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者肖天甫, 李小星, 鄧龍仁, 劉蓉, 龔劍兵 申請人:南通永大管業股份有限公司