一种大型薄壁管件热套加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大型薄壁管件热套加工装置及方法，其热套配合后得到的钢制复合管可作为人造井壁参与固井，属于管件加工技术领域；所述热套加工装置包括包括内管移动装置、冷却循环装置、校准定位装置、外管分区加热模块和外管微动平台；所述方法包括预备工序、加热工序、定位工序、进位工序、复位工序，实现了内外管的过盈装配；本方法通过对内管进行分区冷却和对外管进行分区加热，减小了内管的受热变形；装配前采用定位及校准装置，提高了装配精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种大型薄壁管件热套加工装置及方法


[0001]本专利技术属于管件加工
，具体涉及一种大型薄壁管件热套加工装置及方法，适用于深层固井领域人造井壁的制造。

技术介绍

[0002]中深层地热能是从地壳抽取的天然地热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热能形式存在，在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，地热能作为一种新的洁净能源，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。地热开采需要深层钻进固井，通过井筒对地热进行输出。
[0003]在井筒钻进的过程中，为了加固井壁，保证持续钻进以分隔油，水，气层，保证勘探期间的正常作业，常用的固井方法为下入套管，在套管与井壁的环形空间中注入水泥。当钻进深入至中深层奥陶系岩溶洞型地层中时，采用常用的固井技术，即以该地层为井壁，下入套管后向套管和井壁的环形空间中注水泥的方法，已经无法实现有效的固井。因为深入至中深层奥陶系岩溶洞型地层中时，地层裂隙、孔隙、大小型溶洞均较上层地质分布发达。此时注入的水泥会从这些溶洞中流失，这一方面会大大增加耗费的水泥用量；另一方面由于水泥在大小溶洞中的分布不均，会造成固井不牢，影响后续工序。
[0004]解决目前在中深层固井时由于溶洞型地层而导致的所用水泥过多，固井不牢等问题，会使用过盈配合的钢制管类零件，分段焊接固定后作为人造井壁。固井时将水泥注入该人造井壁和套管的环形空间中，大大减少了水泥用量，提高了固井可靠性。每段人造井壁都是由两根大型薄壁长型管类零件热套配合而成。采用常用的热套工艺时，内外管为水平配合，外管受热后由于自重会产生径向变形，也有可能会向内膨胀，达不到所需要求和标准的人造井壁。并且在配合过程中，由于零件的尺寸较大，其过盈量和装配同轴度也难以保证。对于这种情况而言，一般的热套机构和工艺方法无法满足实际需要。为此，如何优化热套机构，确定合理的热套工艺，来保证配合时内外管的同轴度，提高热套的准确性和安全性，已经成为技术人员急需解决的一个新课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种大型薄壁管件热套加工装置及方法，解决大型薄壁管件在热套加工时，内外管受热变形；以及过盈量和装配同轴度难以保证导致装配精度下降的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0007]一种大型薄壁管件热套加工装置，所述热套加工装置为竖直立式装配结构，包括内管移动装置、冷却循环装置、校准定位装置、外管分区加热模块和外管微动平台；所述内管移动装置用于将内管夹紧并沿外管轴向将内管放入外管；所述冷却循环装置位于内管内，所述冷却循环装置底部连接有冷却挡板，所述冷却挡板与内管内壁形成冷却密闭空间，冷却循环装置连接有升降机构用于与内管同步运
动；所述外管外壁设置有所述的外管分区加热模块，所述外管设置在外管微动平台上；所述外管分区加热模块沿外管的轴向设置有分别控温的加热区间，用于对外管进行分段加热；所述外管微动平台用于调整外管在水平X、Y向的位置以与内管保持同轴。
[0008]所述校准定位装置包括激光测准仪、内外管配合装置以及激光接收装置；所述内外管配合装置位于内管和外管之间，内外管配合装置为上下开口的腔体，内外管配合装置内侧面为一弧形曲面，用于限定并引导内管移动以减少内管的径向偏移；所述腔体内连接有遮光薄膜，所述遮光薄膜设置有透光孔；所述激光测准仪、激光接收装置与透光孔均位于外管的中心轴线上。
[0009]优选的，还包括承载梁，所述承载梁设置有滑轨，所述内管移动装置通过滑块与滑轨滑动连接。
[0010]优选的，所述冷却循环装置包括冷却液进液管和冷却液出液管，所述冷却液进液管上部连接有喷淋头，所述冷却液进液管下部设置有冷却液循环入口顺序阀，所述冷却液出液管设置有冷却液循环出口单向阀，所述冷却液循环出口单向阀高于冷却液循环入口顺序阀，所述冷却液进液管和冷却液出液管均与冷却挡板相连接。
[0011]更优的，所述升降机构包括冷却装置提升电机和与冷却装置提升电机相连接的丝杆，所述丝杆与冷却液出液管相连接。
[0012]优选的，还包括内管下降安全限速装置，所述内管下降安全限速装置位于内外管配合装置与内管之间，所述内管下降安全限速装置包括限速装置外壳，所述限速装置外壳内壁设有充气式环形垫圈，通过调节充气式环形垫圈内部压力的大小，用于控制内管下降安全限速装置与内管的摩擦力，从而控制内管下降时的速度。
[0013]优选的，内外管配合装置的腔体壁上设置有红外测温仪和定位块，所述定位块与所述腔体壁活动连接，用于沿外管的径向移动限制外管的膨胀量。
[0014]优选的，所述激光测准仪位于冷却挡板底部中心，所述激光接收装置位于外管微动平台位于外管内部分的中心。
[0015]优选的，所述外管微动平台上端部为梯形凸台，所述梯形凸台内撑于外管的内壁，所述梯形凸台设置在上层基座上，上层基座的底部设置有中层支撑座，所述中层支撑座上表面设置有Y向导轨；上层基座滑动连接在Y向导轨上；所述中层支撑座底部设置有下层底座，所述下层底座上表面设置有X向导轨，所述中层支撑座滑动连接在X向导轨上。
[0016]基于所述的一种大型薄壁管件热套加工装置的热套加工方法，包括以下步骤：1）预备工序：内管通过内管移动装置设置在外管的上方，外管位于坑道内；提前开启位于内管内部的冷却循环装置，在后续进位工序中，冷却循环装置随内管进行同步轴向移动。
[0017]2）加热工序：用外管分区加热模块对外管进行加热，并测定外管的温度。
[0018]3）定位工序：达到所需过盈量后，开启校准定位装置，调节用于固定外管的外管微动平台，使得校准定位装置的激光通过内管中心、遮光薄膜的透光孔，外管中心，保证装配同轴度。
[0019]4）进位工序：内管由于自重和其上重物作用下匀速下降，与外管行热套装配；按照配合时内管移动的轴向位置，以及测温装置的数据，调节外管分区加热模块对应外管不同
区域的温度。
[0020]5）复位工序；进位工序结束后，关闭外管分区加热模块，等待内外管完成自然冷却；在进位结束后，关闭冷却循环装置的入液口，并将冷却循环装置和内管移动装置提升复位。
[0021]优选的，外管分区加热模块沿外管轴向从上至下分为若干加热区；内管与弧形曲面接触后，进入内外管配合装置处并沿外管上部进入若干加热区对应的外管内部，内管的端部进入的加热区相应升温至热套温度，其余的加热区相应做降温处理。
[0022]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：通过本专利技术所述的热套装置和方法，得到的钢制复合管可作为人造井壁参与固井，降低了中深层固井时溶洞型地层所用水泥的用量，提高了固井的牢固度。
[0023]与传统热套装置和方法相比，本专利技术通过对内管分区冷却和对外管分区加热，减小了内外管的受热变形；装配前采用定位及校准装置，提高了内外管热套的装配精度。本专利技术解决了大型薄壁管件在热套加工时，内外管受热变形，以及过盈量和装配同轴度难以保证导致装配精度下降的问题。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型薄壁管件热套加工装置，其特征在于，所述热套加工装置为竖直立式装配结构，包括内管移动装置（4）、冷却循环装置（6）、校准定位装置、外管分区加热模块（12）和外管微动平台（13）；所述内管移动装置（4）用于将内管（1）夹紧并沿外管（2）轴向将内管（1）放入外管（2）；所述冷却循环装置（6）位于内管（1）内，所述冷却循环装置（6）底部连接有冷却挡板（19），所述冷却挡板（19）与内管（1）内壁形成冷却密闭空间，冷却循环装置（6）连接有升降机构用于与内管（1）同步运动；所述外管（2）外壁设置有所述的外管分区加热模块（12），所述外管（2）设置在外管微动平台（13）上；所述外管分区加热模块（12）沿外管（2）的轴向设置有分别控温的加热区间，用于对外管（2）进行分段加热；所述外管微动平台（13）用于调整外管（2）在水平X、Y向的位置以与内管（1）保持同轴；所述校准定位装置包括激光测准仪（20）、内外管配合装置（8）以及激光接收装置（21）；所述内外管配合装置（8）位于内管（1）和外管（2）之间，内外管配合装置（8）为上下开口的腔体，内外管配合装置（8）内侧面为一弧形曲面（802），用于限定并引导内管（1）移动以减少内管（1）的径向偏移；所述腔体内连接有遮光薄膜（803），所述遮光薄膜（803）设置有透光孔；所述激光测准仪（20）、激光接收装置（21）与透光孔均位于外管（2）的中心轴线上。2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁管件热套加工装置，其特征在于，还包括承载梁（3），所述承载梁（3）设置有滑轨，所述内管移动装置（4）通过滑块与滑轨滑动连接。3.根据权利要求1所述的一种大型薄壁管件热套加工装置，其特征在于，所述冷却循环装置（6）包括冷却液进液管（601）和冷却液出液管，所述冷却液进液管（601）上部连接有喷淋头（602），所述冷却液进液管（601）下部设置有冷却液循环入口顺序阀（603），所述冷却液出液管设置有冷却液循环出口单向阀（604），所述冷却液循环出口单向阀（604）高于冷却液循环入口顺序阀（603），所述冷却液进液管（601）和冷却液出液管均与冷却挡板（19）相连接。4.根据权利要求3所述的一种大型薄壁管件热套加工装置，其特征在于，所述升降机构包括冷却装置提升电机（18）和与冷却装置提升电机（18）相连接的丝杆（15），所述丝杆（15）与冷却液出液管相连接。5.根据权利要求1所述的一种大型薄壁管件热套加工装置，其特征在于，还包括内管下降安全限速装置（7），所述内管下降安全限速装置（7）位于内外管配合装置（8）与内管（1）之间，所述内管下降安全限速装置（7）包括限速装置外壳（701），所述限速装置外壳（701）内壁设有充气式环形垫圈（702），通过调节充气式环形垫圈（702）内部压力的大小，用于控制内管下降安全限速装置（7）与内管（1）的摩擦...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯子军，宁佳祺，耿豪健，米晨，张子翔，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：