国内外割缝筛管的发展方向

《国内外割缝筛管的发展方向》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国内外割缝筛管的发展方向（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、国内外割缝筛管的制备方法分析及发展前景,李春福 油气藏地址与开发工程国家重点实验室 （西南石油大学）,目录,1.割缝筛管及其在石油工程中的应用 2.割缝筛管的制备技术 2.1.冷切削加工制备割缝筛管技术 2.1.1.割缝筛管的铣削加工技术 2.1.2.割缝筛管的CBN薄片砂轮磨削技术 2.2.热加工制备割缝筛管技术 2.2.1.激光加工 2.2.2.等离子切割技术 2.2.4.热加工割缝筛管存在的问题,目录,3.水力切割制备割缝筛管技术 3.1.水力切割加工技术 3.2.水力切割喷嘴 4.不同割缝技术对比及割缝技术国际走向 5.割缝筛管的延伸技术-压缝紧缩加工和可膨胀筛管技术 5.1.压缝紧缩

2、加工技术 5.2.可膨胀筛管技术及可膨胀筛管用钢 5.3具有疏水功能的可膨胀筛管及应用前景,前 言,近年来，随着石油天然气工业的发展，国内外大斜度井、水平井以及多底井、分支井的钻探、开发数量日益增多，使得完井防砂的工作日益增大；采用割缝筛管完井是目前国内外砂层油藏防砂工艺中的首选，使得割缝筛管的需求数量进一步增大。我国西部油田是割缝衬管完井采用数量较多的地区。自1995年我国的天津大漠公司首先成功开发研制出27英寸割缝衬管以来，国内相继有几十家企业从事割缝衬管的制造，但真正能批量生产合格产品的企业并不多。这一方面推动了我国石油工业的发展，另一方面也对技术监督及行业标准的制定提出了相应的要求。为

3、促进国内割缝衬管设计加工理论、技术的发展，本文在调研国内外割缝衬管设计加工现状的基础上，通过分析对比，指出了不同加工方式的优缺点，提出了今后的发展方向。,割缝筛管及其在石油工程中的应用,割缝筛管的产生是上世纪高新技术发展进步产生的结果。是石油天然气工业科技进步的象征之一。割缝筛管的产生标志着工业自动化技术、工具技术、装备技术的巨大进步。,割缝筛管及其在石油工程中的应用,割缝筛管是现代石油工程中，进行相关地层裸眼完井和砂岩油藏机械防砂用的重要的金属材料。割缝筛管大量应 用于水平井、大斜度 井、分支井等的完井、防砂工程中。,割缝筛管及其在石油工程中的应用,以割缝筛管为基管的割缝筛管延伸技术可膨胀筛

4、管技术，已经在国内外石油天然气工业中得到飞速发展，已经成为石油领域代表性的先进技术之一,割缝筛管及其在石油工程中的应用,可膨胀筛管技术在水平井，侧钻水平井完井，分支井、大斜度井完井中都得到了广泛的应用这是我国割缝筛管的后几年的巨大市场,割缝筛管的制备技术,目前的割缝筛管加工技术包括 1、冷切削加工制备割缝筛管技术、 这中间包括: 割缝筛管的铣削加工技术 割缝筛管的CBN薄片砂轮磨削技术2、热加工制备割缝筛管技术， 这中间包括： 割缝筛管激光加工技术 割缝筛管等离子切割加工技术,割缝筛管制备技术,目前割缝筛管的加工，国外只有冷加工方式，包括水利切割和高速钢圆片铣刀铣削； 国内存在冷加工和热加工两

5、种制备方式， 冷加工包括CBN薄片砂轮磨削加工和高速钢圆片铣刀铣削,割缝筛管的制备技术,冷切削加工制备割缝筛管技术 割缝筛管冷加工制造技术是目前国际上主流的加工技术。 目前，国内外对于割缝筛管的冷加工方式主要有两种： 采用高速钢圆片铣刀的铣削加工方式 采用CBN圆锯片进行磨削加工的方式割缝筛管的铣削加工技术 割缝筛管的铣削加工技术是目前国外石油工具公司应用最广的通用技术，这种加工技术成熟于上世纪80年代后期。 下图为割缝筛管铣削用机床和圆盘铣刀,割缝筛管的制备技术,割缝筛管的铣削加工方式在欧美石油公司应用的较为广泛。 如Shell、 weatherford、等。这种加工方式是采用多铣刀机床进行

6、定割缝尺寸加工的方式。 如Shell公司采用的加拿大立式加工在一根套管上同时采用50个圆片铣刀的加工机床。这种机床道具位置不能调整，只能加工50.8mm长、0.5mm以上的宽度的割缝。加工效率较高。随着高速钢片铣刀制造技术的进步，目前可以切割0.30mm以上的割缝。,割缝筛管的制备技术,2.1.2.割缝筛管的CBN薄片砂轮磨削技术 这种加工方式制造割缝筛管是采用立方氮化硼磨削超薄锯片在双向移动多工位加工机床上对石油套管进行磨削加工而成的， 割缝峰尺寸可以根据用户要求进行调整，割缝规格 宽度可在0.3-2mm范围，割缝长度可根据设计调整。 右图为立方氮化硼磨削超薄锯片,割缝筛管的制备技术,CBN

7、割缝筛管加工机床,2.割缝筛管的制备技术,CBN磨削方式加工割缝筛管生产线,割缝筛管的制备技术,采用立方氮化硼磨削方式加工割缝筛管是目前冷加工方式中最为先进的高新技术。这种加工方式具有如下优点： 1）加工效率高、加工质量好， 2）割缝断面光洁度高、油流通过阻力小； 3）由于CBN 磨削的作用，割缝断面的表层具有薄薄的硼化铁渗硼层（硬度大于HV900），使得割缝表面具有防腐，防垢功能。,割缝筛管的制备技术,CBN是啥东西？ CBN一种新型 的超硬材料，以六 方氮化硼为原料， 立方CBN 碱金属或碱土金属 或它们的氯化物作 触媒，在高压高温 下转变为立方晶体 的氮化硼，这个转 立方CBN 的结构图

8、 变与石墨转变为金 刚石相似。 六方CBN,割缝筛管的制备技术,这种加工方式是冷加工中的顶尖的高新技术（1）采用的刀具磨料材料立方氮化硼（CBN）是高技术人造超硬材料；这种材料是目前世界上硬度仅次于钻石的超硬材料，而金刚石是不能切割金属材料的；（2）CBN磨削需要的加工速度要求机床具有高速稳定的磨削加工性能；（3） CBN磨削可加工其他的冷加工和热加工无法加工的难加工和超难加工材料，如：不锈钢Super13Cr套管，镍基合金G3套管等,割缝筛管的制备技术,2.1.3。CBN磨具的磨削特性 立方氮化硼(CBN)是超硬切削材料之，它是氮与硼的化合物，是在约为5000MPa的高压及1700的高温下形

9、成的。它的硬度仅次于金刚石，但它和金刚石相比却有如下优点。（1）可以加工金属材料，温度达1200高温下仍可保持硬度不变。（2）可以进行特殊材料的磨削，如镍基合金、超级不锈钢等 （3）可以代替普通砂轮磨削; （4）可以实现铸、锻件毛坯的高速、高效一次性粗精磨;尤其适用于成型、仿型及确定尺寸的精， （5）实现高速（线速度可达200m/s）、强力磨削（一次吃刀量可达到5mm），其磨削质量和磨削效率高、成本低。,割缝筛管的制备技术,(6)有一定的韧性，它不仅可用于磨削强硬的铸铁，还可磨削强度大、硬度高及热敏性高的钢件或其它合金材料。 (7)CBN与碳元素的亲和力小，所以十分适宜于磨削黑色金属，而能保持

10、较高的耐用度。CBN制成的超硬磨料磨具，可应用于金属的磨削与珩磨，不仅可以代替普通砂轮磨削，甚至可以实现铸、锻件毛坯的高速、高效一次性粗精磨，尤其适用于成型、仿型及确定尺寸的精磨，其磨削质量和磨削效率较高、成本较低。国内外成熟的使用经验已证明，CBN砂轮磨削具有下述实用经济价值。 (1).CBN砂轮硬度相当于刚玉磨料砂轮硬度的2倍。其机械强度相当于碳化硅磨料的2倍多，而其韧性比金刚石好，可以磨削各种高强度、高硬度的钢材与铸铁，其磨具的耐用度与磨削效率是其他各种磨具所不及的。,割缝筛管的制备技术,(2).CBN砂轮的导热性和热稳定性好，可承受13001500的高温，其导热率是刚玉(A1203)的

11、45倍，热扩散率是A12O3的112倍。 CBN砂轮特别适用于磨削热敏性高的超硬高速钢和高硬度合金钢以及特殊合金奥氏体软钢等等，而不产生磨削烧伤裂纹。(3).CBN化学惰性强、稳定性好，特别是在磨削优质工具钢、轴承钢、钛合金、镍基合金时，CBN砂轮磨耗极小，其耐用度大约是普通砂轮的1400倍。对于极难加工的奥氏体不锈钢及加工硬化性能倾向严重的高Mn钢（如：Mn13耐磨 钢、TWIP钢等）具有极好的加工效果。,割缝筛管的制备技术,(4).CBN砂轮磨削后的零件表面质量好，不产生磨削烧伤及龟裂等缺陷，并能提高零件的疲劳强度，可延长使用寿命3050，如：用CBN砂轮磨削凸轮轴，不仅成本降低50，而且

12、凸轮表面的疲劳强度提高了30。(5).CBN砂轮磨削不需要频繁地修整砂轮。电镀或单层金属结合剂制成的CBN 砂轮不需修整便可直接磨削。 CBN砂轮耐用度稿于普通砂轮数十倍。(6).CBN砂轮适宜于高速或超高速磨削，特别是线速度大于100m/sec时，其效率是普通砂轮的150200倍。切削钢材如同切豆腐一样。这些特点造成采用立方氮化硼磨削方式加工割缝筛管具有很高的效率和良好的加工效果。,割缝筛管的制备技术,采用立方氮化硼超薄片圆盘砂轮加工的割缝筛管具有一下的优点：（1）对套管基体的组织结构损伤小，不存在热影响区组织结构变化，及割缝前端的微裂纹，不影响水平井下井断裂和拔断现象；（2）割缝加工精度高

13、，自清洁作用强：（3）割缝表面的渗硼层具有耐磨损、防腐防、垢功能,割缝筛管的制备技术,热加工制备割缝筛管技术 激光加工激光加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。,2.割缝筛管的制备技术,激光切割:laser beam cutting 定义：利用聚焦后的激光束作为主要热源的热切割方法。 割缝筛管激光加工就是采用二氧化碳激光束，进行的热加工。,割缝筛管的制备技术,激光热加工:是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等； 光化学反应加工:是指激光束照射

14、到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。 由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；激光加工过程中无“刀具“磨损，无“切削力“作用于工件；激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小；由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法；,割缝筛管的制备技术,激光加工优点

15、 激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工； 激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损； 工件不受应力，不易污染； 可以对运动的工件或密封 在玻璃壳内的材料加工； 激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工； 激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度； 在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。,割缝

16、筛管的制备技术,该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。 激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为5002500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低，但是，通过透镜和反射镜，激光束聚集在很小的区域。 能量的高度集中能够进行迅速局部加热，使钢蒸发。此外，由于能量非常集中，所以，仅有少量热传到钢材的其它部分，所造成的变形很小或没有变形。 利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理。 就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法,特别是各种非金属材料的切割。它是发展迅速,应用日益广泛的一种先进加工 方法。,割缝筛管的制备技术,等离子弧切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。 采用的工作气体（工作气体是等离子弧的导电介质，又是携热体，同时还要排除切口中的熔融金属）对等离子弧的切割特性以及切割质量、速度都有明显的影响。常用的等离子弧工作气体有氩、氢、氮、氧、空气、水蒸气以及某些混合气体。,