专利名称：油井套管修复方法及数控修复机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田设施的现场维修方法，尤其是油井套管的修复方法，还涉及用于该修复方法的数控修复机床。
背景技术：
在采油过程中，油井套管靠近地面的管口部分由于氧化作用和雨水的浸蚀及其它原因往往容易损坏。导致油井不能使用。出现这种情况，以往采取的方法有两种一是将油井填埋过早报废，这样会造成很大的浪费；二是采用手持砂轮机将损坏部分切割，再重新焊接好管口，进行修复。后一种方法虽然节约资源，简单易行，但现场焊接会出现明火和高温，很不安全，又会造成套管变形，降低精度和强度影响使用效果使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全可靠、保证质量、经济适用的油井套管修复方法，同时提供一种用于该方法的数控修复机床。
本发明的技术方案是油井套管修复方法是利用数控修复机床，在油井现场，对损坏的套管管口部分进行切割和套管螺纹的机械加工，然后将经过修整或更换的管口再与套管螺纹连接，以满足使用要求，具体操作步骤如下(1)清理油井套管的周围积泥，使套管管口部分露出地面，并夯实地面，拆除管道机头；(2)放置调整垫板，利用其定位孔与外套管初步定位，并初步调整好水平；(3)吊装机床，将机床放在调整垫板上，油井套管穿入机床垂直通孔，并固定好套管中的采油杆；
(4)在吊车辅助作用下，调整机床位置，使机床刀架旋转中心线与套管中心线同轴，然后用机床底座上的夹紧机构夹紧套管，旋紧调整垫板上的支承螺钉，最后撤离吊车，并锁紧所有支承螺钉；(5)按现场加工要求，设定好机床刀架的Z向运动、X向运动和Z向旋转运动的数控程序，由该程序分别控制三只电机的启停和转速，驱动刀架和刀头的运动，实现对套管的修复加工；(6)松开夹具，吊移机床，取走调整垫板，安装好管口部分，达到使用要求。
上述方法中，机床吊装初步到位后，将带有磁性表架的百分表吸附于刀架上，百分表测量头接触套管内壁，转动刀架，并分别调整夹紧机构中不同方向的夹紧块和调整垫板上的支承螺钉，以校调刀架旋转中心线与套管中心线的同轴度；当百分表旋转一周读数变化不超过0.1mm时，随即锁紧夹紧机构和垫板上的支承螺钉。
专用于上述方法的数控修复机床，主要由底座、立柱、装在底座上的夹紧机构、设在立柱一侧的机加工部分和设在立柱内腔中的电控部分组成，底座与机加工部分有同轴线的垂直通孔，底座下方有调整垫板，所述机加工部分包括与立柱相连的Z向进给机构，与Z向进给机构中垂直导轨相连的设有齿轮传动副的主轴箱以及与主轴睛端相连的X向进给机构，X向进给机构中设有装夹刀头的刀架，所述电控部分分别与主轴箱、Z向和X向进给机构中的三只电机相连接，其中与X向进给机构电机的连接装置为旋转导电装置，所述立柱上设有主轴箱的配重装置。
所述夹紧机构为周向均布的三组螺旋夹紧机构；所述Z向进给机构中含有固定于立柱一侧的矩形导轨和与导轨平行的滚珠丝杠副；所述X向进给机构中设有固定于主轴下端的平旋盘，所述刀架设在滑动于平旋盘导轨上的X向拖板上；X向拖板与滚珠丝杠副及同步带轮传动机构相连；所述调整垫板上设有支承螺钉，支承螺钉顶部有支承块，两者接触处为球面，支承螺钉下部有锁紧螺母。
采用本发明的数控修复机床对油井套管进行修复，具有如下显著优点1、可现场进行油井套管的切断、倒角、外圆面、锥面以及各种类型的套管螺纹的加工，适应性广，修复方便、快捷，采用数控技术，操作简单，加工精度高；2、机械加工，不会产生明火，限制高温，既消除维修中的安全隐患，又避免套管产生变形，能保证质量；3、修复后的套管管口螺纹在原套管上加工而成，连接强度好，刚度高，可延长套管使用寿命，提高经济实用性。
图1为本发明的数控修复机床结构示意图(去掉两组夹紧机构)；图2为图1的右视图；图3为图1的俯视图。
具体实施例方式
结合附图，进一步说明数控修复机床的优选方案底座4的下方有调整垫板1，垫板周边设有支承螺钉2，其顶端有支承块3，两者接触处为球面。底座上设有立柱18和夹紧机构5，该夹紧机构为周向均布的三组相互独立的螺旋夹紧机构，其前端有夹紧块6。设置在立柱一侧的机加工部分由Z向进给机构、主轴箱12、X向进给机构组成。主轴箱上有主电机15、减速机14，立柱上设有由钢丝绳16、滑轮和重物构成的主轴箱配重装置，主轴箱内放置传动齿轮。主轴箱拖板13在Z向进给机构中的伺服电机21和滚珠丝杠22的驱动下沿矩形导轨11作升降运动。X向进给机构中的平旋盘9固定于伸出主轴箱的主轴10下端，装有刀架7的刀架拖板8沿平旋盘上的导轨水平滑动，平旋盘的一侧装伺服电机19，另一侧装驱动刀架拖板的滚珠丝杠副20，电机和滚珠丝杠副之间由同步齿形带和带轮传动。主轴、平旋盘和底座的中间部位有同轴线的垂直通孔。三只电机分别与设在立柱内腔的电控部分17相连接，其中电机19通过设在主轴上端部的圆环、碳刷构成的旋转导电装置与电控部分相连。
采用上述数控修复机床，对油井套管进行现场修复，其实施例描述如下1、清理油井套管周围积泥，使套管管口部分露出地面，并夯实地面，拆除管道机头；2、放置调整垫板，利用其定位孔与外套管初步定位，并初步调整好水平；3、采用配套吊具吊装机床，将机床放在调整垫板上，油井套管穿入机床垂直通孔，并固定好套管中的采油杆；4、将带磁性表架的百分表吸附于刀架上，百分表测量头接触套管壁，缓慢转动刀架，同时在吊车辅助作用下，分别手动调整三组螺旋夹紧机构和调整垫板上的支承螺钉，当百分表旋转一周读数变化不超过0.1mm时，随即锁紧夹紧机构、旋紧垫板上的支承螺钉，再撤离吊车，并锁紧所有支承螺钉；5、按现场加工要求，设定好机床刀架的Z向运动、X向运动和Z向旋转运动的数控程序，输入电控部分；然后启动机床，由数控程序控制三只电机的启停和转速，驱动刀架和刀头的运动，实现对套管的修复加工；(6)松开夹具，吊移机床，取走调整垫板，安装好管口部分，整理地面，达到使用要求。
权利要求
1.一种油井套管修复方法，其特征是利用数控修复机床，在油井现场，对损坏的套管管口部分进行切割和套管螺纹的机械加工，然后将经过修整或更换的管口再与套管螺纹连接，以满足使用要求，具体操作步骤如下(1)清理油井套管的周围积泥，使套管管口部分露出地面，并夯实地面，拆除管道机头；(2)放置调整垫板，利用其定位孔与外套管初步定位，并初步调整好水平；(3)吊装机床，将机床放在调整垫板上，油井套管穿入机床垂直通孔，并固定好套管中的采油杆；(4)在吊车辅助作用下，调整机床位置，使机床刀架旋转中心线与套管中心线同轴，然后用机床底座上的夹紧机构夹紧套管，旋紧调整垫板上的支承螺钉，最后撤离吊车，并锁紧所有支承螺钉；(5)按现场加工要求，设定好机床刀架的Z向运动、X向运动和Z向旋转运动的数控程序，由该程序分别控制三只电机的启停和转速，驱动刀架和刀头的运动，实现对套管的修复加工；(6)松开夹具，吊移机床，取走调整垫板，安装好管口部分，达到使用要求。
2.按权利要求1所述的油井套管修复方法，其特征是将带有磁性表架的百分表吸附于刀架上，百分表测量头接触套管壁，转动刀架，并分别调整夹紧机构中不同方向的夹紧块和调整垫板上的支承螺钉，以校调刀架旋转中心线与套管中心线的同轴度。
3.按权利要求2所述的油井套管修复方法，其特征是当百分表旋转一周读数变化不超过0.1mm时，随即锁紧夹紧机构和垫板上的支承螺钉。
4.一种用于权利要求1所述方法的数控修复机床，其特征是主要由底座、立柱、装在底座上的夹紧机构、设在立柱一侧的机加工部分和设在立柱内腔中的电控部分组成，底座与机加工部分有同轴线的垂直通孔，底座下方有调整垫板，所述机加工部分包括与立柱相连的Z向进给机构、与Z向进给机构中垂直导轨相连的设有齿轮传动副的主轴箱以及与主轴下端相连的X向进给机构，X向进给机构中设有装夹刀头的刀架，所述电控部分分别与主轴箱、Z向和X向进给机构中的三只电机相连接，其中与X向进给机构电机的连接装置为旋转导电装置，所述立柱上设有主轴箱的配重装置。
5.按权利要求4所述的数控修复机床，其特征是所述夹紧机构为周向均布的三组螺旋夹紧机构。
6.按权利要求4所述的数控修复机床，其特征是所述Z向进给机构中含有固定于立柱一侧的矩形导轨和与导轨平行的滚珠丝杠副。
7.按权利要求4所述的数控修复机床，其特征是所述X向进给机构中设有固定于主轴下端的平旋盘，所述刀架设在滑动于平旋盘导轨上的X向拖板上。
8.按权利要求7所述的数控修复机床，其特征是X向拖板与滚珠丝杠副及同步带轮传动机构相连。
9.按权利要求4所述的数控修复机床，其特征是所述调整垫板上设有支承螺钉，支承螺钉顶端有支承块，两者接触处为球面，支承螺钉下部有锁紧螺母。
全文摘要
本发明公开一种油井套管修复方法及数控机床，属于油田设施现场维修技术领域。该机床利用数控程序分别控制三只电机驱动Z向进给，X向进给和Z向旋转的三种运动，并通过垫板和夹紧机构调整机床位置和同轴度，夹紧套管，进行加工。利用该机床对油井套管损坏部位现场修复，先清除井口积泥，放好垫板，吊装机床，利用磁性百分表，找正位置，并夹紧固定，接着按要求设定数控程序，启动电机实现对套管的切断、倒角，外圆面、锥面和各种类型的套管螺纹加工，进行修复。本方法比现有焊接法修复套管有显著进步，适用性广，加工精度高，消除因明火或高温引起的安全隐患，避免套管变形，并便于以后重复更换。
文档编号B23P23/00GK1923443SQ20051009408
公开日2007年3月7日 申请日期2005年8月29日 优先权日2005年8月29日
发明者陈善元, 严小林, 黄五洲, 朱罡正, 梅建文 申请人:姜堰市大伦精机制造有限公司