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，這樣也就無法生產出高標準，高要求的石油鉆具。

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S1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。

在一些實施方式中，步驟S1中，加熱溫度為1200±5℃。1200℃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。