一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及石油、天然气开采技术领域，具体涉及一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置。其能够在普通车床上实现加工套管磨损“月牙形”偏心凹槽缺陷。本实用新型专利技术的技术方案包括车床，车床上设置有中心架、车刀杆和三爪卡盘，还包括固定偏心孔夹头一、固定偏心孔夹头二；所述的固定偏心孔夹头一、固定偏心孔夹头二的结构与尺寸相同，结构为中心设置为偏心通孔的圆环；所述的固定偏心孔夹头一的外圆通过车床的三爪卡盘夹紧，固定偏心孔夹头二的外圆通过车床的中心架的支撑滚珠轴承夹紧，所述的固定偏心孔夹头一和固定偏心孔夹头二套设于套管试样的两端。

【技术实现步骤摘要】
一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置
：本技术涉及石油、天然气开采
，具体涉及一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置。
技术介绍
：石油钻井过程中，由于各种地质、工程或钻井技术因素的影响，实际的井眼都会存在一定的井斜现象。实钻的井眼倾斜后，后续下一开次在钻井过程中钻柱也会发生弯曲，钻柱弯曲和井眼弯曲狗腿度一致。钻柱在钻井过程中通过方钻杆带动旋转，钻柱最下方的钻头在地层中旋转不断向更深地层中钻进。由于井眼弯曲会导致钻柱旋转钻进过程中对上一次开次的套管内壁会造成磨损。钻柱钻井过程中在套管内壁造成偏心磨损，在套管内壁一侧行成“月牙形”偏磨磨损凹槽，磨损严重的话会把套管磨穿。套管磨损后会极大的降低抗内压爆破和抗外压挤毁强度，容易造成套管在井下爆破或地层挤毁失效，易造成严重的失效事故。目前国内外还没有准确的理论公式能够计算磨损缺陷套管剩余强度性能，因此为了更准确研究发生钻井套管磨损后的剩余强度，需要进行全尺寸带磨损缺陷的套管进行实物抗内压爆破强度和抗外压挤毁强度性能试验。钻井过程中，由于实钻井眼的弯曲及工程地质因素，钻井过程中钻杆与套管会存在不同心现象造成了套管偏磨，因此为了研究磨损缺陷套管的抗外压挤毁剩余强度，需要加工带磨损缺陷的抗外压挤毁试验试样。磨损缺陷的外压挤毁试样，长度大于3500mm，需要在整个试样的内壁加工“月牙形”偏心磨损缺陷凹槽。例如外径为244.48mm的套管试样加工磨损缺陷挤毁，试样最小长度为3500mm米，现有的普通车床或镗床装置都难以满足加工要求，主要存在技术难点为：(1)大型卧式镗床：可以实现偏心孔的加工，但镗床刀杆加工时高速旋转，刀杆的长度都较短，不能满足长孔的要求。即使设计一个较长非标镗刀杆，由于受套管内径尺寸限制，镗刀杆的直径较小刚性较弱，刀杆旋转时刀头摆动较大不能实现加工长距离的偏心孔。(2)四爪卡盘车床：四爪卡盘可以将磨损缺陷套管一端的中心调整与车床主轴不同心，但套管试样的另外一端无法实现固定的偏心回转体支撑，也无法实现调整支撑端与四爪卡盘夹持端套管试样同心，因此无法实现加工。(3)三爪卡盘车床：三爪卡盘夹紧时自动将套管试样中心与车床主轴夹持为同心，无法直接实现套管试样中心与车床主轴中心偏心的夹持，因此不能直接加工偏心的磨损缺陷套管试样。由于石油套管固井后无法从井中取出，因此不能直接对井中的套管磨损后剩余强度进行测试，但工程利用多井壁测井仪测量套管磨损剩余壁厚参数。我们可以根据测井的套管剩余壁厚，加工钻井磨损缺陷试样，然后进行套管的剩余强度性能试验，对油气井的安全评估及后续施工具有重大的指导意义。
技术实现思路
：有鉴于此，本技术提供一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置及其方法，其能够在普通车床上实现加工套管磨损“月牙形”偏心凹槽缺陷。为解决现有技术存在问题，本技术的技术方案是:一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置，包括车床，车床上设置有中心架、车刀杆和三爪卡盘，其特征在于：还包括固定偏心孔夹头一、固定偏心孔夹头二；所述的固定偏心孔夹头一、固定偏心孔夹头二的结构与尺寸相同，结构为中心设置为偏心通孔的圆环；所述的固定偏心孔夹头一的外圆通过车床的三爪卡盘夹紧，固定偏心孔夹头二的外圆通过车床的中心架的支撑滚珠轴承夹紧，所述的固定偏心孔夹头一和固定偏心孔夹头二套设于套管试样的两端。进一步，固定偏心孔夹头一和固定偏心孔夹头二的外圆在最大偏心距离的位置表面沿径向上设置两个沉孔结构的锁紧螺栓，锁紧螺栓与套管试样外圆面接触，用于固定套管试样。与现有技术相比，本技术的优点如下:1)本技术装置结构简单，只需设计加工两个偏心孔夹头工装即可与车床实现加工套管磨损“月牙形”偏心凹槽缺陷；2)本技术套管试样拆卸、安装方便；3)本技术装置节约成本，不需对车床设备进行较大的改动；4)本技术很巧妙利用设计2个偏心孔的夹持工装即固定偏心孔夹头，偏心孔的夹持工装的最大外径可为350mm，最长长度可为300mm，内径最大为250mm，最大偏心距为25mm，2个偏心孔的夹持工装组合起来可以实现整体偏心工装的功能，大大降低了加工难度，使得在套管内壁加工偏心的磨损缺陷简单易行。通常满足同样功能，需要设计加工一个外径为350mm，长度为3500mm，偏心孔内径为250mm，偏心距为25mm的整体偏心孔工装，而这个整体偏心孔工装的偏心孔加工方法与磨损缺陷套管的方法相同。这个整体偏心孔工装的原料重量高达2643Kg，由于原材料重量太重偏心回转后离心力惯性很大，造成车床的三爪卡盘加工时夹不紧，加工这个整体偏心孔工装难度很大，价格较高。附图说明：图1为本技术装置的结构示意图；图2为活动端偏心孔夹头及套管试样和刀杆的端面示意图；附图标记说明：1-三爪卡盘，2-固定偏心孔夹头一，3-套管试样，4-中心架，5-固定偏心孔夹头二，6-磨损缺陷凹槽，7-车刀杆，8-锁紧螺栓。具体实施方式：为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术首先根据要根据“月牙形”磨损缺陷回转圆心与套管中心在垂直方向上的偏心距离加工两个固定偏心孔夹头，使得偏心孔夹头的内孔圆与外圆的偏心量与“月牙形”磨损缺陷与套管试样的偏心方向和偏心距离相同。车床主轴连接卡盘带动固定偏心孔夹头、套管试样及另一侧的固定端偏心孔夹头组成一个整体的回转体，套管试样的中心与偏心孔夹头的外圆存在一定预制的偏心，当套管试样绕着三爪卡盘中心回转时，套管试样内径圆轨迹是个不规则的偏心圆，因此车床的车刀就可以在套管内壁一侧偏心圆内径最小处间歇性加工出“月牙形”磨损缺陷凹槽。本技术一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置，如图1和图2所示，包括车床(车床上设置有中心架4、车刀杆7和三爪卡盘1)、固定偏心孔夹头一2、中心架4、固定偏心孔夹头二5；上述固定偏心孔夹头一2的外圆通过车床的三爪卡盘1夹紧，固定偏心孔夹头二5的外圆通过车床的中心架4的支撑滚珠轴承夹紧，固定偏心孔夹头一2和固定偏心孔夹头二5分别设置于套管试样3的两端，套管试样3的两端部分别与固定偏心孔夹头一2和固定偏心孔夹头二5的端部齐平。上述固定偏心孔夹头一2和固定偏心孔夹头二5的结构、尺寸相同，结构为中心设置为偏心通孔的圆环，在外圆最大偏心距离位置表面，沿径向设置两个沉孔结构的锁紧螺栓8，锁紧螺栓8与套管试样3外圆面接触，用于固定约束套管试样3，防止固定偏心孔夹头2和固定偏心孔夹头5在回转运动时，套管试样3会产生圆周方向的旋转和轴向移动。一种加工石油套管钻井磨损缺陷的方法：1、将套管试样3一端安装在固定偏心孔夹头一2的偏心孔中，二者端面齐平后紧固锁紧螺丝；将套管试样3另外一端安装在固定偏心孔夹头二5的偏心孔中，旋转调整角度使得固定偏心孔夹头二5和固定偏心孔夹头一2的偏心位置和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置，包括车床，车床上设置有中心架(4)、车刀杆(7)和三爪卡盘(1)，其特征在于：还包括固定偏心孔夹头一(2)、固定偏心孔夹头二(5)；所述的固定偏心孔夹头一(2)、固定偏心孔夹头二(5)的结构与尺寸相同，结构为中心设置为偏心通孔的圆环；/n所述的固定偏心孔夹头一(2)的外圆通过车床的三爪卡盘(1)夹紧，固定偏心孔夹头二(5)的外圆通过车床的中心架(4)的支撑滚珠轴承夹紧，所述的固定偏心孔夹头一(2)和固定偏心孔夹头二(5)套设于套管试样(3)的两端。/n

【技术特征摘要】
1.一种加工石油套管钻井磨损缺陷的装置，包括车床，车床上设置有中心架(4)、车刀杆(7)和三爪卡盘(1)，其特征在于：还包括固定偏心孔夹头一(2)、固定偏心孔夹头二(5)；所述的固定偏心孔夹头一(2)、固定偏心孔夹头二(5)的结构与尺寸相同，结构为中心设置为偏心通孔的圆环；
所述的固定偏心孔夹头一(2)的外圆通过车床的三爪卡盘(1)夹紧，固定偏心孔夹头二(5)的外圆通过车床的中心架...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双来，张鹏，侯普站，王子逾，王乐，刘会全，
申请(专利权)人：西安摩尔石油工程实验室股份有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61