生產(chǎn)工藝技術(shù)主要包括:
管體加厚工藝。為了保證鉆桿的整體強(qiáng)度,需要在焊接前,增加該處的壁厚,有內(nèi)加厚、外加厚和內(nèi)外加厚三種加厚方式。
接頭加工包括熱處理和螺紋加工。熱處理工藝包括淬火、回火工藝。先將接頭加熱到900℃(不同廠家溫度有所不同),保持一段時(shí)間,然后快速冷卻。之后再次加熱到600℃左右并冷卻(鋼材組織結(jié)構(gòu)由“馬氏體”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盎鼗鹚魇象w”)。熱處理的目的就是為了提高管材的硬度、強(qiáng)度、耐磨性及韌性等。熱處理后需要檢驗(yàn)接頭的各項(xiàng)機(jī)械性,符合要求的接頭才能進(jìn)行螺紋加工。加工出的螺紋起到連接作用,臺(tái)肩面旋緊可以起到密封作用。為了保證鉆桿之間實(shí)現(xiàn)精確對(duì)接,需要對(duì)加工好的接頭逐一檢查(螺紋的緊密距、螺距、錐度、牙高)。在實(shí)際使用過程中螺紋容易出現(xiàn)粘扣(卡死、擰不開)現(xiàn)象,所以最后要對(duì)螺紋進(jìn)行鍍銅、磷化、上卸扣等處理。管體的外徑尺寸不同,對(duì)應(yīng)接頭的螺紋扣型也會(huì)不同。目前2-3/8"到5"的鉆桿接頭普遍采用數(shù)字型螺紋,5-1/2"到6-5/8"鉆桿接頭采用貫眼型螺紋。另外,由于鉆桿接頭比管體粗,所以在鉆井過程中接頭更容易磨損,為了延長使用壽命,常常會(huì)在接頭處焊接耐磨帶。焊接耐磨帶工藝也十分重要。
最關(guān)鍵的工藝——摩擦焊接。管體和接頭吻合后,將接頭高速轉(zhuǎn)動(dòng)并施加壓力,劇烈摩擦產(chǎn)生高熱量,實(shí)現(xiàn)接頭和管體的緊密融合,當(dāng)然收尾還需把焊接毛刺去除。利用電磁感應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行中頻加熱,線圈處是電磁感應(yīng)最集中的地方,加熱到960℃只需要30多秒。鋼材導(dǎo)熱速度沒這么快,所以接頭處形成了灼燒火紅色區(qū)域。這個(gè)過程可以提高接頭處鋼材的機(jī)械性能。
另外,質(zhì)檢環(huán)節(jié)的控制也不容忽視。質(zhì)檢工作其實(shí)是伴隨著鉆桿生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。例如:在完成管端加厚工藝時(shí),需要對(duì)加厚的管端進(jìn)行質(zhì)檢;接頭完成熱處理后,要質(zhì)檢;車完螺紋也要質(zhì)檢……用多種儀器和手段清除不合格產(chǎn)品,這是高質(zhì)量鉆桿廠商成本高的原因之一。
鉆桿的使用
鉆桿畢竟是干苦活兒、臟活兒、累活兒的,即使鋼材品質(zhì)高、加工工藝強(qiáng)、質(zhì)檢嚴(yán)格也難免出現(xiàn)鉆桿管體斷裂和刺漏(鉆桿被泥漿刺破)、鉆桿螺紋失效等狀況。具體原因可以歸納為:首先是鉆桿的金屬疲勞,也就是鉆桿到達(dá)使用年限或者超過了其最大使用強(qiáng)度。其次鉆井現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜,當(dāng)出現(xiàn)各種意外事故時(shí)(如井下落魚、工作人員操作失誤等情況),也有可能導(dǎo)致鉆桿彎曲變形或斷裂。