一种膨胀管碳异化处理流水线

技术领域

本发明属于膨胀管制造技术领域，尤其是一种膨胀管碳异化处理流水线。

背景技术

随着石油开采到油田的中后期，油井在生产过程中经常出现损坏问题，这些问题正严重影响着正常的石油开采工作，膨胀管技术的提出对这一系列难题的解决起了一定的作用，其核心技术是通过液压或机械的方式驱动椎体使膨胀管直径增大以实现油井的修补、封堵、加固等目的。上世纪末壳牌公司提出同一井径经济钻井概念，其中工艺中涉及到要大幅度膨胀套管，这种管被人们简单称为膨胀管。此后世界纷纷响应。但是20多年过去了，各国对于膨胀管生产技术屡攻不克。很难想象当前技术日新月异飞速发展阶段热门的石化能源的技术王冠上还长期遗留一颗闪亮明珠未被摘取。其间美国Enventure公司用低膨胀率膨胀管修井推广膨胀管补贴，但施工成功率远低于套管。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种膨胀管碳异化处理流水线。

本发明采取的技术方案是：

一种膨胀管碳异化处理流水线，其特征在于：所述流水线包括上料段、加热段和下料段，所述加热段内设置有多个托轮组，该多个托轮组在输送膨胀管前进的同时使膨胀管绕自身轴线转动；在流水线上设置五个加热炉，前面两个为中温加热炉，后面三个为低温保温加热炉，在中温加热炉和低温保温加热炉之间的流水线上设置有冷却装置。

再有，所述中温加热炉采用感应圈加热，所述低温保温加热炉采用埋槽电炉丝加热，流水线处设置有中频电源。

再有，所述冷却装置包括环绕膨胀管的多个喷头，每个喷头内通过压缩空气喷出水雾或热水对膨胀管进行冷却。

再有，所述上料段和下料段设置有气动的推料器。

再有，所述上料段和下料段的长度为10米，所述加热段的长度为30米。

再有，所述喷头为20-30个。

再有，所述中温加热炉处的温度为700-800摄氏度，所述低温保温加热炉处的温度为450-550摄氏度。

本发明的优点和积极效果是：

本发明中，膨胀管被推入辊道内，并在行进的同时绕自身轴线转动，依次通过两个中温加热炉、冷却装置和低温保温加热炉，最后推送到下料轨道后完成处理过程。中温加热炉处为第一段碳异化分解铁素体和奥氏体，冷却后穿过共析线，低温保温加热炉处为第二段碳异化，贝氏体早期形成低碳铁素体和高碳奥氏体，最终形成高强塑形膨胀管，在80kpsi强度时的延伸率可达42％。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的流水线结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种膨胀管碳异化处理流水线，如图1～2所示，本发明的创新在于：流水线包括上料段10、加热段和下料段20，加热段内的辊道8上设置有多个托轮组，该多个托轮组在输送膨胀管1前进的同时使膨胀管绕自身轴线转动；在流水线上设置五个加热炉7，前面两个为中温加热炉(标号4左侧的两个)，后面三个为低温保温加热炉(标号4右侧的三个)，在中温加热炉和低温保温加热炉之间的流水线上设置有冷却装置4。

上料段和下料段的长度为10米，所述加热段的长度为30米。托轮组包括主动轮和被动轮，主动轮由变速电机通过链轮变速带动。如图2的附图a处所示，膨胀管1由主动轮2和从动轮3输送，主动轮和从动轮的转动平面投影OA与膨胀管轴线的夹角为φ，主动轮在带动TA前进同时OT带动转动。膨胀管行进时的每米转动圈数的计算公式是：n＝OT/πD·TA。

感应加热发生器5供给600千伏安6000赫芝中频电源，并采用水冷却循环装置6。中温加热炉采用感应圈加热，低温保温加热炉采用埋槽电炉丝加热。卧式感应加热感应圈与管距离不易控制加热不均匀，所以如图2的附图b处所示：红热管体留下螺旋线形状亮线。温度差异直接影响管子抗外挤挤强度，一般亮线螺距L应控制小于1厘米。

冷却装置包括环绕膨胀管的多个喷头，每个喷头内通过压缩空气喷出水雾或热水对膨胀管进行冷却。喷头为20-30个，优选为24个。

上料段和下料段设置有气动的推料器12。中温加热炉处的温度为700-800摄氏度，优选为760摄氏度。低温保温加热炉处的温度为450-550摄氏度，优选为500摄氏度。

膨胀管的合金应该在条件允许下，要求其层错能要小，合金层错能可直接用0Cr18Ni8不锈钢比较公式计算。其中取值F

其中，各个合金元素克原子百分数系数如下表(erg/cm

表1：合金元素克原子百分数系数

以平均成分0.12％碳均质钢为例，如图1所示：图中纵坐标是碳浓度，横坐标是温度。是把膨胀管通过碳异化变成两种不同成分组成的复合材料过程，上述所说碳异化含义是使管材中的碳差异化。办法是通过临界区和贝氏体前期两个阶段使碳偏析。但在转化中要快，以免碳化物共析。热处理工艺和装备如下：

①临界区760

②快速水雾冷却，穿过共析线；

③于500

④表征碳异化组织用3％硝酸酒精侵蚀抛光金相试样的二次电子像特征，图1右中和图2的附图c所表示台阶不仅表示含碳量，也反映组织被腐蚀高度，其高度排序为：渗碳体>高碳奥氏体>低碳奥氏体>马氏体>铁素体。

⑤奥氏体心部存在低碳马氏体，外形像铁素体基体“海洋”及奥氏体“火山口岛”；

⑥碳异化处理采取自动流水作业和采用高效率中频感应加热卧式加热线，以利于环保；

⑦为克服加热不均，采用斜滚推动运行，以使管体轴向前进同时产生周向回转运动。

⑧加热运行采取端头衔接方式开机温度低需先加引导管提温。

因为用廉价品牌套管毛管作原材，价格低容易推广。可以事先储备原材，则供货迅速离岸供货周期很短。打破技术瓶颈提高性能，促进膨胀管完井技术发展。膨胀管高强塑能克服塑性失稳断裂，可代替海洋套管。

上述膨胀管碳异化的处理方法包括以下步骤：

⑴在上料段处设置的上料轨道上放置待加热的膨胀管，气动推料器将膨胀管推入上料段，膨胀管输送时为首尾衔接的方式；⑵辊道上的托轮组在输送膨胀管前进的同时使膨胀管绕自身轴线转动，并穿过两个中温加热炉；⑶膨胀管通过冷却装置；⑷膨胀管依次通过三个低温保温加热炉；⑸膨胀管输送到下料段时被气动推料器推送到下料段处设置的下料轨道；⑹完成碳异化处理。

除此之外，在流水线上设置有组织显示器9、图像处理器10和操作盘11。组织显示器和图像处理器用来观察成品的微观结构，原则是①要消除白亮碳化物比例；②注意提高呈浅灰色奥氏体比例及分布；③控制深灰背底的铁素体。操作盘设置按钮、旋钮、计量表等各种设备。

本发明中，膨胀管被推入辊道内，并在行进的同时绕自身轴线转动，依次通过两个中温加热炉、冷却装置和低温保温加热炉，最后推送到下料轨道后完成处理过程。中温加热炉处为第一段碳异化分解铁素体和奥氏体，冷却后穿过共析线，低温保温加热炉处为第二段碳异化，贝氏体早期形成低碳铁素体和高碳奥氏体，最终形成高强塑形膨胀管，在80kpsi强度时的延伸率可达42％。