一种杆体聚料型扶正抽油杆及其铸造方法
【专利摘要】本发明公开了一种杆体聚料型扶正抽油杆及其制造方法，该制造方法包括：用模具把抽油杆杆体挤压聚料成形为花键后，通过调质处理达到理想的机械性能强度，再进行机加工后，用注塑机在挤压成形为花键的相应位置把扶正器注塑到抽油杆杆体上。这使得扶正器能牢固紧密地固定在杆体上，有效地防止了杆体上的扶正器在抽油杆柱及驱动抽油杆柱在采油过程中发生打滑脱落现象，能很好地多解决杆柱偏磨问题，达到理想的采油效果。
【专利说明】一种杆体聚料型扶正抽油杆及其铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油田开发领域所用的井下工具及其锻造挤压方法，具体涉及一种新型的杆体挤压聚料型扶正抽油杆产品及其锻造挤压方法，属于石油系统采油领域。
【背景技术】
[0002]油井中有杆抽油泵的抽油杆长达数千米，采油过程中的抽油杆柱不停地上下往复运动，尤其是斜井或弯曲布置的油井，抽油杆及其接箍会连续不断地对油管内壁多处产生偏磨。由于磨损日趋严重，油管被磨穿或抽油杆柱断脱事故经常发生，只得频繁停产检修作业，既影响原油生产，又要耗用大量器材、设备和人力。于是，用于防偏磨的各类抽油杆扶正器应运而生。
[0003]目前，现有的扶正器主要分为节箍型扶正器、滑块型扶正器和滚轮式扶正器。滚轮式扶正器的滚轮在井内由于地层砂、锈蚀等原因容易被卡死，卡死后滚轮的上下滚动变成了滑动，对油管内壁形成了刀刃效应，反而加速了油管的磨损。滑块式和节箍型扶正器是卡在抽油杆本体上使用的，其在杆体上不能很好地定位，在采油过程中，往复式运动的抽油杆柱上的扶正器、旋转运动的驱动抽油杆柱上的扶正器很容易打滑脱落，防偏磨效果不好。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型扶正器抽油杆产品及其锻造挤压方法，能合理地设置扶正器的位置并能很好防止了杆体上的扶正器在抽油杆柱及驱动抽油杆柱在采油过程中打滑脱落现象，有效解决杆柱偏磨问题，达到理想的采油效果。
[0005]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0006]一种杆体聚料型扶正抽油杆锻造挤压方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]第一步骤，采购原材料并对原材料进行校直处理；
[0008]第二步骤，用模具将圆钢端头聚料成形为抽油杆部形状，并且在抽油杆杆体上通过挤压聚料成形形成一个或者多个30mm长花键；
[0009]第三步骤，通过调质处理使得上述抽油杆杆体达到理想的机械性能强度；
[0010]第四步骤，将上述抽油杆杆体进行抛丸处理后进行机加工；
[0011]第五步骤，机加工完成后，用注塑机在上述抽油杆杆体被挤压成型为花键的相应位置将扶正器注塑到抽油杆杆体上；
[0012]第六步骤，将上述抽油杆进行防腐处理。
[0013]前述的杆体聚料型扶正抽油杆锻造挤压方法，其特征在于，所述第二步骤中在9000米长的部分杆体上，用60T-120T热锻粗挤压机，经中频加热1100°C-1150°C，通过用模芯、模具材料制做的模具，均匀稳定地热挤压成所需要的花键各部尺寸，在抽油杆杆体上通过挤压聚料成形形成多个的30mm长花键，所述多个花键为每隔一段距离间隔地分布在抽油杆杆体上。
[0014]一种使用上述杆体聚料型扶正抽油杆锻造挤压方法生产的杆体聚料型扶正抽油杆，包括:
[0015]抽油杆杆体；
[0016]在上述抽油杆杆体上通过挤压聚料成形形成一个或者多个30mm长花键；
[0017]在上述抽油杆杆体被挤压成型为花键的相应位置被注塑到抽油杆杆体上的一个或者多个扶正器。
[0018]前述的杆体聚料型扶正抽油杆，其特征在于，所述多个花键为每隔一段距离间隔地分布在抽油杆杆体上。
[0019]本发明的有益效果在于:抽油杆杆体被挤压成型为花键的相应位置注塑扶正器，可以使扶正器牢固紧密地固定在抽油杆杆体上，
[0020]有效地解决了扶正器在抽油杆柱及驱动抽油杆柱在采油过程中打滑脱落现象，在实际应用中，将上述杆体聚料型扶正抽油杆使用在三四千米的深井中，扶正器也不会脱落，很好地起到防偏磨作用，达到了理想的采油效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的杆体聚料型扶正抽油杆的结构示意图。
[0022]图2是图1的杆体花键注塑扶正器局部剖面A放大图。
[0023]图3是图1的C-C剖面的杆体花键注塑扶正器I型和2型的侧视图。
[0024]图中附图标记的含义:1_扶正器，2-花键，3-抽油杆杆体，4-抽油杆的杆体形状。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍，其中对于本领域技术人员所公知的材料的选择及加工工艺将不再赘述。
[0026]首先，介绍本发明的一种杆体聚料型扶正抽油杆锻造挤压方法。
[0027]参照图1-3，本发明的一种杆体聚料型扶正抽油杆铸造方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0028]第一步骤，对锻造挤压抽油杆的原材料进行校直处理。
[0029]锻造挤压抽油杆所用的材料主要分为钢材和非金属材料:钢材可采用如:45钢、35Mn2、40Mn2、20CrMo、30CrMo、40CrMnMo、35CrMo、42CrMo、16Mn2SiCrMoVTiA ;非金属材料可采用玻璃钢和碳纤维复合材料。
[0030]第二步骤，用模具将圆钢端头聚料成形为抽油杆部形状4，并且在抽油杆杆体3上通过挤压聚料成形形成一个或者多个30_长花键2。
[0031]前述的杆体聚料型扶正抽油杆锻造挤压方法，其特征在于，所述第二步骤中在9000米长的部分杆体上，用60T-120T热锻粗挤压机，经中频加热1100°C-1150°C，通过用模芯、模具材料制做的模具，均匀稳定地热挤压成所需要的花键各部尺寸，在抽油杆杆体上通过挤压聚料成形形成多个的30mm长花键，所述多个花键为每隔一段距离间隔地分布在抽油杆杆体上。
[0032]作为一种优选的方案，所述第二步骤中在抽油杆杆体3上通过挤压聚料成形形成多个花键2，所述多个花键2为每隔一段距离间隔地分布在抽油杆杆体上。
[0033]为了达到更好地防偏磨技术效果，可结合油井的具体地理情况，通过计算得到在抽油杆上设置花键的位置，所述算法包括:
[0034]2.1在油井中选取若干个测点，在每个测点上进行测量，获得该测点处的井深L、井斜角α、方位角Φ ;其他测点数据可以根据上述三个数据通过本领域技术人员公知的公式计算得到，两个测点之间为一测段；
[0035]2.2使用公式(I)计算该测段的狗腿角β:
[0036]cos β = cos a ^os α 2+sin α ^in α 2 Δ Φ (I)
[0037]α为井斜角，Φ为方位角，Δ Φ = Φ2-Φ!;
[0038]2.3使用公式(2)计算该测段的正压力合力Fcn:
[0039]Fcn = 2.Ft.sin(β/2).(31/180。) (2)
[0040]F1为测段杆柱两端的轴向力；
[0041]2.4使用公式(3)计算该测段杆柱上的单位长度的正压力fcn:
[0042]= Fcn/AL ~Ft.3L.(31/180° ) (3)
[0043]为测段狗腿度，β为测段狗腿角，AL为相邻测点间的距离，即，测段弧长或点距，其中β =.AL ； [0044]2.5扶正器间距上的正压力合力Ffn可用公式⑷计算:
[0045]Ffn = fcn.Δ I' f (4)
[0046]Δ I’ f为扶正器间距的长度，在初始时可设置一个初始距离长度；
[0047]2.6通常已知材料的扶正器杆段的最大挠度fmax是确定且可得的，则同一测段上的扶正器间距为:
【权利要求】
1.一种杆体聚料型扶正抽油杆锻造、挤压方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步骤，采购原材料并对原材料进行校直处理； 第二步骤，用模具将圆钢端头聚料成形为抽油杆部形状，并且在抽油杆杆体上通过挤压聚料成形形成一个或者多个花键； 第三步骤，通过调质处理使得上述抽油杆杆体达到理想的机械性能强度； 第四步骤，将上述抽油杆杆体进行抛丸处理后进行机加工； 第五步骤，机加工完成后，用注塑机在上述抽油杆杆体被挤压成型为花键的相应位置将扶正器注塑到抽油杆杆体上； 第六步骤，将上述抽油杆进行防腐处理。
2.根据权利要求1所述的杆体聚料型扶正抽油杆锻造、挤压方法，其特征在于，所述第二步骤中，在9000米长的部分杆体上，用60T-120T热锻粗挤压机，经中频加热IlOO0C _1150°C，通过用模芯、模具材料制做的模具，均匀稳定地热挤压成所需要的花键各部尺寸，在抽油杆杆体上通过挤压聚料成形形成多个的30mm长花键，所述多个花键为每隔一段距离间隔地分布在抽油杆杆体上。
3.根据权利要 求1所述的杆体聚料型扶正抽油杆铸造方法，其特征在于，在第二步骤中可根据以下步骤计算得到抽油杆上设置花键的位置: ` 2.1在油井中选取若干个测点，在每个测点上进行测量，获得该测点处的井深L、井斜角α、方位角Φ ;其他测点数据可以根据上述三个数据通过本领域技术人员公知的公式计算得到，两个测点之间为一测段； ` 2.2使用公式(I)计算该测段的狗腿角β: cos β = cos a jcos α 2+sin α jsin α 2 Δ Φ (I) α为井斜角，Φ为方位角，Λ Φ = Φ2-Φ!; `2.3使用公式(2)计算该测段的正压力合力Fcn:
Fcn = 2.Ft.sin(β/2).(31/180° ) (2) F1为测段杆柱两端的轴向力； `2.4使用公式(3)计算该测段杆柱上的单位长度的正压力fcn: fcn = Fcn/ AL^Ft.β L.(Ji /180。) (3) 为测段狗腿度，β为测段狗腿角，AL为相邻测点间的距离，即，测段弧长或点距，其中 β = β L.Δ L ； `2.5扶正器间距上的正压力合力Ffn可用公式(4)计算:
Ffn = fcn * Δ I' f (4) Δ I’f为扶正器间距的长度，在初始时可设置一个初始距离长度； `2.6通常已知材料的扶正器杆段的最大挠度fmax是确定且可得的，则同一测段上的扶正器间距为: Δ/； = VFf-(5) E为材料弹性模量，钢材的E = 21*106N/cm2，I为截面惯性矩，圆截面的I =τι d4/64cm4。
4.根据权利要求1-3之一所述的杆体聚料型扶正抽油杆锻造、挤压方法，其特征在于，所述第五步骤中将扶正器的模具卡在花键位置处直接注塑成型，注塑时可适当增加注塑压力，以保证扶正器与花键牢固结合。
5.—种根据权利要求1-4之一中所述锻造、挤压方法的杆体聚料型扶正抽油杆，其特征在于，包括: 在上述抽油杆 杆体上通过挤压聚料成形形成一个或者多个30mm长花键； 在上述抽油杆杆体被挤压成型为花键的相应位置注塑扶正器，可以使扶正器牢固地定位在杆体上，在使用过程中不会滑位脱落。
【文档编号】E21B17/00GK103982144SQ201410210113
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】樊世顺 申请人:张家口中地装备探矿工程机械有限公司, 中国地质装备集团有限公司