一种旋转控制头壳体及其制备方法.pdf

本发明公开了一种旋转控制头壳体及其制备方法，属于石油钻采设备技术领域。本发明的旋转控制头壳体，包括标准压力三通，在所述标准压力三通的三个端口分别连接有卡箍连接法兰、防喷器连接法兰以及排出口连接法兰。本发明可以避免旋转控制头壳体铸造缺陷，比锻造壳体可以大幅减轻质量、减小体积、降低生产成本，且针对不同型号的井口防喷器连接配置可以灵活的处理连接法兰，无需转换接头，适用范围广。

1.  一种旋转控制头壳体，其特征在于：它包括标准压力三通（2），在所述标准压力三通（2）的三个端口分别连接有卡箍连接法兰（1）、防喷器连接法兰（4）以及排出口连接法兰（3）。

2.  如权利要求1所述的旋转控制头壳体，其特征在于：所述标准压力三通（2）的承压能力≥10.5 MPa；所述卡箍连接法兰（1）、防喷器连接法兰（4）以及排出口连接法兰（3）分别通过焊接的方式连接于标准压力三通（2）上。

3.  一种旋转控制头壳体的制备方法，其特征在于：它通过以下步骤完成：
选材步骤:选择承压能力为13.5-15MPa的标准压力三通（2），其中标准压力三通（2）采用热成型冲压而成;根据标准压力三通（2）选择尺寸相互匹配的卡箍连接法兰（1）、防喷器连接法兰（4）以及排出口连接法兰（3）;其中标准压力三通（2）、卡箍连接法兰（1）、防喷器连接法兰（4）以及排出口连接法兰（3）均采用35CrMo材料制成；
预热步骤：将标准压力三通（2）口、卡箍连接法兰（1）、防喷器连接法兰（4）以及排出口连接法兰（3）进行预热处理，要求在60°C -85°C环境下，预热15-22分钟；
焊接步骤：将卡箍连接法兰（1）、防喷器连接法兰（4）和排出口连接法兰（3）分别焊接于标准压力三通（2）的三个端口上；其中环境压力为1.3-1.8MPa，环境湿度为22-28%RH，环境温度为：40-48°C；其中卡箍连接法兰（1）与标准压力三通（2）的连接处采用双面开焊接坡口焊接，焊接速度为50-60mm/min；防喷器连接法兰（4）与标准压力三通（2）的连接处采用双面开焊接坡口焊接，焊接速度为50-60mm/min；排出口连接法兰（3）与标准压力三通（2）的连接处采用单面开焊接坡口双面成型焊接，焊接速度为35-45mm/min； 
精加工步骤：对焊接好的产品进行精加工打磨处理；
试压步骤：将产品的三个法兰连接于试压仪器上，通过试压仪器向初成品内供入液体，并在产品内形成10.5 MPa-13.5MPa的压强，检验初成品的各焊接处是否发生泄漏；若存在泄漏则标记出进行补焊。

一种旋转控制头壳体及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻采设备技术领域，尤其是一种旋转控制头壳体及其生产制备技术。
背景技术
旋转控制头壳体需要承受高压，属于井控设备旋转控制头的关键部件。铸造壳体相对锻造壳体具有比较好的经济价值但是实际无法避免铸造本身所引起的铸造缺陷，尤其在排出口与主通径相贯线处特别危险。
目前国内、外旋转控制头壳体大多采用锻造，由于旋转控制头的体积大形状也不规范，所以一般采用自由锻造，因此导致锻造的旋转壳体质量很大，机加工余料浪费严重。
中国专利公开号CN 101182760A，公开日2008年5月21日，发明创造的名称为欠平衡钻井旋转控制装置，该申请案公开了旋转控制头壳体结构，其不足之处在于：排除口法兰与锻造壳体直接焊接成型，经上返钻井液的反复冲蚀，壳体本体与排出口相贯线部位容易出现损坏。
中国专利公开号CN 101852069A，公开日2010年10月06日，发明创造的名称为煤层气欠平衡钻井配套旋转控制头，该申请案公开了一种新型的旋转控制头壳体结构，通过在壳体本体上载丝法兰与排除口法兰相连接，与其不足之处在于：壳体本体锻造加工质量大，材料浪费严重，锻造生产周期长，在不确定井口防喷器法兰连接型号是不可以进行毛胚件生产，否则如果生产的连接法兰不配套需要转换法兰，同时载丝法兰结构需要大量的机加工。因此生产周期长，体积大，生产成本高。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种旋转控制头壳体及其制备方法，利用成熟、低成本、安全、可靠性高的标准压力三通，与相同材料的可焊接性能优良的法兰毛胚件进行焊接制造成旋转控制头壳体，主要解决了解决铸造无法避免的缺陷，锻造无法实现的轻量化与低成本；同时满足旋转控制头高要求的特性，保证其密封性能。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的旋转控制头壳体，包括标准压力三通，在所述标准压力三通的三个端口分别连接有卡箍连接法兰、防喷器连接法兰以及排出口连接法兰。
由于上述结构，可以避免旋转控制头壳体铸造缺陷，与锻造壳体相比，可以大幅减轻质量、减小体积、降低生产成本，且针对不同型号的井口防喷器连接配置可以灵活的处理连接法兰，无需转换法兰，使其适用范围极广，适合推广应用。
本发明的旋转控制头壳体，所述标准压力三通的承压能力≥10.5 MPa；所述卡箍连接法兰、防喷器连接法兰以及排出口连接法兰分别通过焊接的方式连接于标准压力三通上。
由于上述结构，利用成熟、低成本、安全、可靠性高的标准压力三通，与相同材料的可焊接性能优良的法兰毛胚件进行旋转控制头壳体的焊接制造，以解决铸造无法避免的缺陷，锻造无法实现的轻量化与低成本；且该壳体能够承受较大的压强，保证旋转控制头的正常使用。
本发明的旋转控制头壳体的制备方法，通过以下步骤完成：
（1）     选材步骤:选择承压能力为10.5-13.8 MPa的标准压力三通，其中标准压力三通采用热成型冲压而成;根据标准压力三通选择尺寸相互匹配的卡箍连接法兰、防喷器连接法兰以及排出口连接法兰;其中标准压力三通、卡箍连接法兰、防喷器连接法兰以及排出口连接法兰均采用35CrMo材料制成；
（2）     预热步骤：将标准压力三通口、卡箍连接法兰、防喷器连接法兰以及排出口连接法兰进行预热处理，要求在60°C -85°C环境下，预热15-22分钟；
（3）     焊接步骤：将卡箍连接法兰、防喷器连接法兰和排出口连接法兰分别焊接于标准压力三通的三个端口上；其中环境压力为1.3-1.8MPa，环境湿度为22-28%RH，环境温度为：40-48°C；其中卡箍连接法兰与标准压力三通的连接处采用双面开焊接坡口焊接，焊接速度为50-60mm/min；防喷器连接法兰与标准压力三通的连接处采用双面开焊接坡口焊接，焊接速度为50-60mm/min；排出口连接法兰与标准压力三通的连接处采用单面开焊接坡口双面成型焊接，焊接速度为35-45mm/min；
（4）     精加工步骤：对焊接好的产品进行精加工打磨处理；
（5）     试压步骤：将产品的三个法兰连接于试压仪器上，通过试压仪器向初成品内供入液体，并在产品内形成10.5MPa-13.5MPa的压强，检验初成品的各焊接处是否发生泄漏；若存在泄漏则标记出进行补焊。
由于上述方法，根据需要选择合适的初加工卡箍连接法兰，根据卡箍连接法兰选定一标准压力可焊三通，最后根据可焊标准三通与防喷器连接端的法兰配置选择配合焊接法兰，将两端法兰与标准压力可焊三通焊接成型，再根据排出端连接要求选择排出口焊接法兰焊接成型，最后进行精加工完成成品制造。因此本发明利用成熟、低成本、安全、可靠性高的标准压力三通，与相同材料的可焊接性能优良的法兰毛胚件进行焊接制造成旋转控制头壳体，主要解决了铸造无法避免的缺陷，锻造无法实现的轻量化与低成本；同时满足旋转控制头高要求的特性，保证其密封性能。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、    本发明利用成熟、低成本、安全、可靠性的标准压力三通，与相同材料的可焊接性能优良的法兰毛胚件进行焊接制造成旋转控制头壳体，主要解决了解决铸造无法避免的缺陷，锻造无法实现的轻量化与低成本；同时满足旋转控制头高要求的特性，保证其密封性能。
2、    本发明可以避免旋转控制头壳体铸造缺陷，比锻造壳体可以大幅减轻质量、减小体积、降低成本，针对不同型号的井口防喷器连接配置可以灵活的处理连接法兰，无需转换法兰，适用范围广。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的旋转控制头壳体焊接结构示意图；
图2是本发明的旋转控制头壳体的焊接制造流程框图；
图中标记：1-卡箍连接法兰、2-标准压力三通、3-排出口连接法兰、4-防喷器连接法兰。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本发明的旋转控制头壳体，包括标准压力三通2，在所述标准压力三通2的三个端口分别连接有卡箍连接法兰1、防喷器连接法兰4以及排出口连接法兰3，且分别通过焊接的方式连接；其中所述标准压力三通2的承压能力≥10.5 MPa。
如图2所示，本发明的旋转控制头壳体的制备方法，通过以下步骤完成：
（1）选材步骤:选择承压能力为13.5-15 MPa的标准压力三通2，其中标准压力三通2采用热成型冲压而成;根据标准压力三通2选择尺寸相互匹配的卡箍连接法兰1、防喷器连接法兰4以及排出口连接法兰3;其中标准压力三通2、卡箍连接法兰1、防喷器连接法兰4以及排出口连接法兰3均采用同种可焊接金属材料制成，优选为35CrMo材料；
（2）预热步骤：将标准压力三通2口、卡箍连接法兰1、防喷器连接法兰4以及排出口连接法兰3进行预热处理，要求在60°C -85°C环境下，预热15-22分钟；通过预热处理，更能确保焊接效果，保证其密封性，同时能够承受较大的压强；
（3）焊接步骤：将卡箍连接法兰1、防喷器连接法兰4和排出口连接法兰3分别焊接于标准压力三通2的三个端口上；其中环境压力为1.3-1.8MPa，环境湿度为22-28%RH，环境温度为：40-48°C；特定环境下的焊接，才能确保整个壳体的密封性能，保证其使用的安全可靠；其中卡箍连接法兰1与标准压力三通2的连接处采用双面开焊接坡口焊接，焊接速度为50-60mm/min；防喷器连接法兰4与标准压力三通2的连接处采用双面开焊接坡口焊接，焊接速度为50-60mm/min；排出口连接法兰3与标准压力三通2的连接处采用单面开焊接坡口双面成型焊接，焊接速度为35-45mm/min；
（4）精加工步骤：对焊接好的产品进行精加工打磨处理;
（5）试压步骤：将产品的三个法兰连接于试压仪器上，通过试压仪器向初成品内供入液体，并在产品内形成10.5 MPa-13.5MPa的压强，检验初成品的各焊接处是否发生泄漏；若存在泄漏则标记出进行补焊。通过对产品的检验，确保其承压能力。
本发明利用成熟、低成本、安全、可靠性的标准压力三通，与相同材料的可焊接性能优良的法兰毛胚件进行焊接制造成旋转控制头壳体，主要解决了解决铸造无法避免的缺陷，锻造无法实现的轻量化与低成本；同时满足旋转控制头高要求的特性，保证其密封性能。可以避免旋转控制头壳体铸造缺陷，比锻造壳体可以大幅减轻质量、体积、成本，针对不同型号的井口防喷器连接配置可以灵活的处理连接法兰，无需转换接头，适用范围广。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。