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《鉆頭與鉆桿的生產(chǎn)工藝與熱處理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、石油鉆采設(shè)備--鉆頭與鉆桿報(bào)告人：陳雷鉆頭的重要性在石油成本中,鉆井成本約占三分之一。降低鉆井成本最有效的措施就是提高單只鉆頭的進(jìn)尺和機(jī)械鉆速。鉆頭是石油鉆井的主要破巖工具,其性能的好壞將直接影響鉆井質(zhì)量、鉆井速度、鉆井成本以及整個(gè)石油工業(yè)的發(fā)展。牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)鉆頭工作原理①?zèng)_擊、壓碎作用②剪切作用牙輪鉆頭除對(duì)地層巖石產(chǎn)生沖擊、壓碎作用外，還對(duì)地層巖石產(chǎn)生剪切作用。剪切作用主要是通過牙輪在井底滾動(dòng)的同時(shí)還產(chǎn)生牙齒對(duì)井底的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)選材工作條件鉆頭在破巖時(shí)，鉆頭的縱向振動(dòng)產(chǎn)生沖擊力。鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)與巖石剪切作用，產(chǎn)生摩擦，發(fā)生磨損。絕大部
2、分切削功轉(zhuǎn)化為切削熱，使鉆頭溫度迅速升高，同時(shí)地下溫度較高，故鉆頭是在高溫下工作的。機(jī)械性能結(jié)合鉆頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及服役環(huán)境，可以得到鉆頭的機(jī)械性能要求。牙爪：要求具有高強(qiáng)度硬度和耐磨性，同時(shí)還要有一定的韌性。也就要求材料的淬透性要好。牙輪與牙齒：高強(qiáng)度硬度，耐磨性，承受沖擊載荷性能好，良好的熱強(qiáng)度。材料準(zhǔn)備牙爪：合金結(jié)構(gòu)鋼如20CrNiMo牙輪：合金結(jié)構(gòu)鋼如18Cr2Ni4WA牙齒：牙齒分為銑齒和鑲齒，銑齒與牙輪材料相同，鑲齒一般鑲硬質(zhì)合金或者金剛石。加工工藝牙爪工藝：牙輪工藝：牙爪采用模鍛成形，高溫回火調(diào)解組織。后經(jīng)過銑端口，銑焊口，
3、車掌背等粗車工藝對(duì)牙爪進(jìn)行粗加工，通過鉆車注油孔，銑通油孔平面，鉆塞銷孔，鉆通油孔等工藝對(duì)牙爪進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工。掌背堆焊碳化鎢，碳化鎢合金具有高強(qiáng)度高硬度和極高的耐磨性，可以起到保護(hù)牙掌的作用。滲碳處理使得工件表面含碳量高，獲得很高的硬度，從而提高其耐磨性能。再通過淬火回火等熱處理工藝，使得工件表面形成馬氏體，再一步提高表面硬度，最后通過表面噴丸，加工硬化，最終使得牙爪表面具有很高的硬度，耐磨性能極好，同時(shí)材料內(nèi)部比較軟，具有一定的韌性。牙輪同樣采用模鍛成形，高溫回火調(diào)解組織。經(jīng)過平端面，鉆孔，粗車內(nèi)孔精車內(nèi)孔，粗車外形等手段進(jìn)行預(yù)加工。滲
4、碳處理獲得硬度較高的表面，從而提高其耐磨性能。再精車外形，而后通過淬火回火等熱處理工藝，使得工件表面形成馬氏體，再次提高表面硬度，最后通過表面噴丸，加工硬化，使得牙輪表面具有很高的硬度，耐磨性能極好。后鉆鉸齒孔，鑲硬質(zhì)合金齒。銑齒銑齒牙輪鉆頭的牙齒是由牙輪毛坯經(jīng)銑削加工而成的，主要是楔形齒。為增強(qiáng)銑齒的耐磨性，在銑齒表面堆焊硬質(zhì)合金耐磨層。鉆桿鉆桿是用于傳遞動(dòng)力、輸送泥漿的主要工具。在油氣田勘探開發(fā)鉆井中，尤其是在深井、大位移井、水平井、大斜度井中，鉆桿的磨損嚴(yán)重，給油田帶來重大損失。鉆具損失是造成鉆井成本增加的一個(gè)重要原因，也是影響安
5、全快速鉆井的關(guān)鍵因素。鉆桿的選材鉆桿在使用過程中必須能夠承擔(dān)巨大的內(nèi)外壓，這也就要求鉆桿必須要有足夠的強(qiáng)度硬度。鉆桿常處于交變應(yīng)力并且在與井壁摩擦碰撞的惡劣條件下工作，這就要求鉆桿具有較高的耐磨性能和韌性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鉆具損失有75%-85%是由于腐蝕造成的。所以加快研制具有高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐疲勞、重量輕的鉆桿就迫在眉睫根據(jù)鉆桿的性能要求通常會(huì)選用了35CrMo和36Mn2V這兩種材料。35CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼,有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及較高的疲勞極限，淬透性較40Cr高，高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度，長期工作溫度可達(dá)500℃；冷變形時(shí)塑
6、性中等鉆桿的加工工藝流程(1)下料??????從無縫鋼管上截取等長的單個(gè)管體。這里的無縫鋼管是由圓柱形鋼材通過熱擠壓之后形成的，并對(duì)鋼管的成份進(jìn)行檢測。(2)鐓頭-?5?-由于鉆桿兩頭是在工作過程中直接接觸部分，所以要對(duì)鉆桿兩頭進(jìn)行鐓頭加厚處理。即采用中頻爐將管體的兩頭部分加熱，然后采用熱擠壓的方法，將一些鋼管上的材料加到兩頭處，即稱為鐓頭。(3)機(jī)加工一??????緊隨鐓頭之后的一道工序，是將管體的兩頭進(jìn)行粗加工，如下圖所示為粗加工完成后的鉆桿。??圖2鉆桿(4)調(diào)質(zhì)?熱處理工序，是用于改善鉆桿的整體力學(xué)性能，使其具有較強(qiáng)的硬度和良好
7、的塑性、韌性。?①奧氏體化：把在室溫非奧氏體組織的鋼加熱熱到Ac1溫度以上時(shí)，則鋼的室溫組織開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；稱之為奧氏體化。這種奧氏體組織只有在高溫時(shí)穩(wěn)定。?②淬火：將鋼加熱到臨界溫度Ac3或是Ac1以上所給定的溫度并保溫一定時(shí)間，然后將其快速冷卻。?③回火：將淬火或正火后的鋼加熱到低于臨界溫度下的某一選定的溫度，并保溫一定的時(shí)間，然后以一適宜的冷卻速度冷卻，借以消除淬火和正火所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和增加鋼的延展性及韌性。(5)檢測?????對(duì)調(diào)質(zhì)處理后的鉆桿進(jìn)行力學(xué)性能檢測。其主要的是硬度檢測，檢測設(shè)備洛氏硬度計(jì)；以及對(duì)組織的分析。(6)
8、校直?????由于鉆桿在淬火過程中的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用，調(diào)質(zhì)處理后的鉆桿會(huì)產(chǎn)生變形，通過校直使其恢復(fù)。(7)超聲波探傷?????用來檢查金屬材料以及部分非金屬材料表面和內(nèi)部缺陷，利用物理特性來判斷工件或
