激光表面热处理技术在油管加工中的应用

为解决油田现场使用油管时出现的螺纹粘连问题,河南油田机械制造厂利用激光表面热处理技术对油管和接箍表面进行淬火处理。该技术在保证油管强度极限和屈服极限不变的条件下,既不改变油管螺纹的几何尺寸,又能将油管螺纹的表面硬度大幅度提高,从而提高油管的综合性能,解决了现场作业油管和接箍粘扣问题,延长了其使用寿命,为油田降低开采成本提供了新方法和新工艺。激光表面热处理技术在油管加工批量生产中的应用,使油管和接箍产品成为具有专有技术的拳头产品,给制造厂带来显著的经济效益和社会效益。     

整筒泵泵筒加工中的激光热处理技术

通过增加外导光系统，解决了在φ70mm，长7.6m整筒抽油泵泵筒内表面进行激光淬火的技术难点。经过试验确定了能满足工件技术要求的激光处理工艺参数，并根据现场试验飞速确定了经C－N共渗处理后再进行激光淬火的工艺流程，形成了较完善的整筒泵泵激光热处理工艺路线，保证了产品质量的可靠性。对泵筒激光淬火工艺与目前普遍采用的泵筒中频淬火工艺进行比较表明，整筒抽油泵泵筒采用C－N共渗后再进行激光淬火具有生产效率高，耗能少，成本低等优点，并且扩大了泵筒的选材范围。     

组合抽油泵缸套的激光淬火

论述了对内径44～83mm、长度300mm组合抽油泵缸套进行激光淬火的情况。检测结果表明，经激光淬火处理后，缸套内表面硬度达到60～66HRC，硬化层深度达到0．4～0．6mm，缸套直径上变形仅为0．03mm左右，远远小于常规热处理的变形量。实践证明，对组合抽油泵缸套采用激光淬火处理能大幅度提高生产效率，降低生产成本。     

API油管螺纹激光淬火技术应用

应用激光表面热处理技术对API油管螺纹表面进行淬火,在保证原机体钢级屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击功等力学性能的条件下,既不改变螺纹的几何尺寸精度,又能增强螺纹的表面硬度和耐磨、耐蚀性能,提高油管的使用寿命,可有效解决采油作业中的油管粘扣问题。     

油管螺旋副失效分析及预防措施

油管与接箍连接处螺旋副的主要失效形式为螺纹磨损及塑性变形或断裂 ,螺纹磨损是多种磨损机理综合作用所致 ,螺纹牙塑性变形或断裂是由于在液压动力钳拧紧力矩的强制作用及其它载荷的影响下 ,螺纹牙现有硬度及强度不够而产生的。对螺纹进行表面感应淬火强化处理以增加其硬度 ,可同时提高其耐磨性和强度 ,防止螺旋副失效。对油管上扣时的情况进行了力学分析 ,建立了螺纹硬度计算公式 ,计算硬度值可作为淬火强化处理时的参考值。     

略谈石油机械零件表面强化工艺选择

《石油机械》第18卷第10期,1990,第31～38页,图11,表8 通过收集的表面强化工艺的应用实例,结合作者的认识,介绍了目前国内外石油机械制造业中,广泛采用并已取得明显效果的化学热处理、表面感应加热淬火、表面激光淬火,表面喷丸强化、表面机械强化、表面喷镀和热浸锌等7种表面强化工艺的应用对象、目的和效果,并对某些工艺提出了应用的准则和范围。     

表面状态对N80油管激光强化影响的试验研究

针对机采井管杆偏磨严重的油井,提出对油管内壁进行激光强化处理,以提高油管耐磨性能。为获得较好的表面强化层,研究了表面状态对N80油管激光强化的影响。利用激光器对表面未处理、表面喷砂、表面喷丸、喷涂吸光材料等不同状态的N80试样进行激光熔凝处理。通过分析不同状态下熔凝试样的表面形貌、熔凝层厚度及表面硬度得出,在相同工艺参数下,喷涂吸光材料能大大提高熔凝效果,喷丸并熔凝处理后的试样具有较高表面硬度和较大熔凝层厚度,且表面成型最好。因此,喷丸最适合作为激光熔凝的表面预处理工艺。     

管柱牙痕产生机理与减少减轻措施研究

动力钳会在管柱表面产生比较明显的牙痕，而过深的牙痕会危及管柱安全及寿命。针对此问题，通过对牙痕产生过程的分析，提出了划痕和压痕的概念。通过对钳牙与管柱表面的接触力学分析，推导出了不产生划痕的条件和压痕深度的表达式，确立了动力钳结构参数、钳牙结构参数和材料与管柱牙痕的关系，给出了减小减轻牙痕的措施。以?88.9 mm油管为例，依据该理论对动力钳结构参数、钳牙参数和材料等进行了设计，钳牙对油管表面的划痕明显改善，压痕明显减轻。研究结果可为优化动力钳结构、钳牙结构和材料提供理论依据。     

N80Q EU油管管体爆裂失效分析

对某油井N80Q级φ73.02mm×5.51mm EU油管管体发生的爆裂失效事故进行了调研,并对其爆裂失效原因进行了详细的分析。结果表明,油管理化性能符合行业标准要求。管体爆裂失效的原因是由于油管在制造过程中,管体表面及组织内部产生大量沿晶裂纹,在应力和显微裂纹作用下,晶界强度降低,外力或宏观应力的作用使裂纹沿晶界不断扩展并延伸,最终形成断口。最后建议,油管在热处理过程中应调整淬火介质,控制淬火温度,避免在制造过程中产生裂纹。     

大斜度井连续油管生产测试用堵塞器研制

为监测大斜度井的生产情况,原应用的爬行器生产测试工艺对测试仪器的输送动力相对较小、对井筒技术条件要求较高、施工风险较大;连续油管生产测试工艺施工简单、对井筒条件要求较低,但使用的堵塞器仅国外公司拥有,其配套的密封筒和连续油管尺寸以及堵塞器功能实现方式均不适合国内油田。为完善国内连续油管生产测试工艺,研制了适用于国内油田密封筒尺寸的生产测试用堵塞器。现场试验表明:该堵塞器可为外径31.75mm的连续油管配套,采用依次上提的方式,成功实现与连续油管的脱离和锚定机构的解锁,解决了小直径连续油管无法有效传递下压力的问题。该堵塞器配套的密封筒内径为61.0mm和58.75mm,满足国内连续油管生产测试工艺要求。     

螺纹参数公差对油管螺纹连接强度的影响分析

用弹塑性有限元法建立了圆螺纹油管接头接触问题的有限元模型,利用ANSYS大型有限元分析软件,对不同油管螺纹参数偏差的油管接头机紧连接和承受拉伸载荷作用工况的应力应变进行了数值计算。计算结果分析表明,油管各螺纹参数偏差不改变油管发生强度破坏的螺纹牙齿位置;不同的螺纹参数偏差对油管螺纹的连接强度影响不同,螺距公差、牙型角上偏差及齿根高下偏差对油管螺纹连接强度的影响较大。给出了各螺纹参数偏差对油管螺纹连接强度影响程度的排序,为油管螺纹的质量检测和油管断裂失效分析提供了一定的理论依据。     

基于正交试验的气密特殊螺纹油管接头密封性能研究

开发深海油气需要钻探大量超深井、大位移井,井下油管需要承受水下复合载荷的综合作用,这对气密特殊螺纹油管接头的密封性能提出挑战。以?99.25 mm×6.45 mm气密油管特殊螺纹接头为研究对象,以密封面最大接触压力为考核指标,依据ISO 13679标准A系试验载荷包络线对正交优化试验结果进行密封性能分析。分析结果表明：密封面最大接触压力影响因素敏感性由大至小的顺序为：密封面角度>扭矩台肩角度>螺纹承载面角度>螺纹锥度>螺纹螺距;气密特殊螺纹油管接头参数最优组合为密封面角度10°、扭矩台肩角度-12°、螺纹承载面角度12°、螺纹锥度1∶18、螺纹螺距4.8 mm;优组后油管接头在ISO 13679标准A系试验载荷下各加载点密封性能良好。所得结果对气密特殊螺纹油管结构的进一步优化设计具有指导意义。     

油套管螺纹抗粘扣技术研究进展

简单介绍了油套管粘扣现象及机理,总结了近20 a来抗粘扣技术在螺纹参数优化、螺纹脂与润滑涂层的研发、表面处理和现场操作方法等方面的研究进展,并指出了油套管螺纹抗粘扣技术今后的发展趋势.     

摩擦焊接及形变热处理技术在外加厚油管修复中的应用

通过对外加厚油管的修复工艺展开分析,设计了摩擦焊接及形变热处理为关键技术的修复工艺,并且选择了系列修复设备和辅助设施。在此基础上以73.02 mm×5.5 mm规格油管为样品进行工程试验,检测了接头的微观组织和力学性能。结果表明,在一定的摩擦焊接参数条件下,73.02 mm×5.5 mm规格油管焊缝性能可达到API SPEC 5CT规定的力学性能要求。通过工程试验,认为该技术在油管修复上的应用是可行的,并且可以成为外加厚油管生产的一种新方法。     

西部某气井油管螺纹脱扣失效分析

西部某气井使用的L80钢Φ88.90 mm×6.45 mm 外加厚油管螺纹接头发生了脱扣事故,为了探寻螺纹脱扣失效的原因,对失效样品进行了化学成分、拉伸性能、夏比冲击、洛氏硬度等理化性能检验,并对随机抽取的同批次未使用油管进行了螺纹检测、全尺寸试验等相关试验。结果表明,所用油管理化性能、螺纹参数、实物试验均符合相关标准要求,该失效为低载荷滑脱失效,主要是由于现场操作上扣过程中发生了错扣,引起油管螺纹粘扣,导致螺纹的连接强度大幅度降低。     

微牙痕下套管技术在川东北高含硫气田的应用

高含硫油气田H2S极易通过油气井管柱的伤痕对其进行腐蚀,缩短套管和油管的寿命。为此引进美国ECKEL公司生产的φ219 mm(85/8英寸)HS HT型微牙痕液压套管钳,改造扭矩仪、液压动力站、气动卡瓦等设备,配套形成微牙痕下套管技术。该技术的应用可使套管体损伤降低到最小程度,牙痕深度小于0.08 mm,有效减轻H2S对入井套管及油管的腐蚀,延长套管及油管的使用寿命,为高含硫油气田生产开发提供技术支持。     

对国产J-55油管(不加厚)失效问题的探讨

随着国产油管在油田的普及,油管失效问题屡屡发生,影响了油田的正常生产。由现场55口油井调查表明,用国产新油管失效分为4种类型,即:粘扣、丝扣漏失、管体裂缝及其它。应用室内试验资料和生产现场资料对国产不加厚油管(?73.3×5.51 mm)失效原因从油管本身质量、螺纹脂使用、现场操作、丛式井磨损等方面进行了探索,指出:现场使用中对国产油管与进口油管应区别对待,做细致扎实的技术管理工作;在订货时除按API SPEC STD 5B、API SPEC5CT最新版本执行外,还应在螺纹接头光滑度、