一种油田注汽筛管的数控加工装置和数控加工方法

技术领域

本发明涉及油田注汽筛管加工制造领域，具体的是一种油田注汽筛管的数控加工装置，还是一种油田注汽筛管的数控加工方法。

背景技术

抽油井注气过程中需要使用筛管，筛管在注气使用后会发生管体变形开裂、丝扣损坏及管体结构堵塞等问题，造成筛管无法再次使用。普通钻床加工筛管为单根钻头加工，由人工进管夹紧定位，无法精确定位孔距，加工效率低，平均加工时间每根需要约18小时，严重影响生产效率和加工质量，同时也不能根据生产需要进行及时补充，因此生产效率较低。

发明内容

为了提高油田注汽筛管的生产效率，本发明提供了一种油田注汽筛管的数控加工装置和数控加工方法，该油田注汽筛管的数控加工装置和数控加工方法提高了筛管加工质量，同时可成倍提高筛管的加工效率，可以及时补充生产所需的筛管数量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油田注汽筛管的数控加工装置，包括：

二轴气动油管锁紧器，能够夹紧待加工的油管；

多孔气电钻孔机头，能够套设于所述油管外，多孔气电钻孔机头含有圆环形主支架和多台气动钻孔动力头，所述多台气动钻孔动力头沿圆环形主支架的周向间隔排列，每台气动钻孔动力头上均设有一只麻花钻头，每只麻花钻头的轴线均沿圆环形主支架的直径方向设置，所有麻花钻头的轴线均位于同一加工平面内，该加工平面能够与所述油管的轴线垂直，相邻的两只麻花钻头的轴线之间的夹角相等；

三轴气动压辊式油管驱动器，能够夹持所述油管并使所述油管沿轴线方向移动，二轴气动油管锁紧器、多孔气电钻孔机头和三轴气动压辊式油管驱动器依次排列；

数控系统，能够控制所述油田注汽筛管的数控加工装置运行。

一种油田注汽筛管的数控加工方法，所述油田注汽筛管的数控加工方法采用了上述的油田注汽筛管的数控加工装置，多孔气电钻孔机头含有六台气动钻孔动力头，六台气动钻孔动力头沿圆环形主支架的周向分为交替排列的两组，每一组中的气动钻孔动力头的麻花钻头均同时进给；

所述油田注汽筛管的数控加工方法包括以下步骤：

步骤1、将所述油管安装在该油田注汽筛管的数控加工装置上，二轴气动油管锁紧器夹紧所述油管，所述油管穿过三轴气动压辊式油管驱动器，三轴气动压辊式油管驱动器夹持所述油管；

步骤2、第一组中的气动钻孔动力头的麻花钻头同时进给，在所述油管上钻孔，第一组中的气动钻孔动力头的麻花钻头缩回；

步骤3、三轴气动压辊式油管驱动器使所述油管沿所述油管的轴线前进设定距离；

步骤4、第二组中的气动钻孔动力头的麻花钻头同时进给，在所述油管上钻孔，第二组中的气动钻孔动力头的麻花钻头缩回；

步骤5、三轴气动压辊式油管驱动器使所述油管沿所述油管的轴线前进设定距离；

步骤6、多次重复步骤2至步骤5，直至加工成筛管。

本发明的有益效果是：该油田注汽筛管的数控加工装置和数控加工方法提高了筛管加工速度以及加工精度，除进出料外，其它过程全部实现自动化。通过控制屏预先设定的钻孔间距、筛管规格及钻孔数量等参数，通过控制主板控制相关部件动作，可实现自动步进油管、自动钻孔、自动冷却、自动计数，钻孔过程中无需人工干预，达到预先设定的钻孔数量后自动发出完成提示。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述油田注汽筛管的数控加工装置的主视图。

图2是本发明所述油田注汽筛管的数控加工装置的俯视图。

图3是本发明所述油田注汽筛管的数控加工装置的模块化示意图。

图4是多孔气电钻孔机头的示意图。

图5是三轴气动压辊式油管驱动器的主视图。

图6是三轴气动压辊式油管驱动器的左视图。

图7是三轴气动压辊式油管驱动器的后视图 。

图8是二轴气动油管锁紧器的立体图。

图9是二轴气动油管锁紧器的左视图。

图10是二轴气动油管锁紧器的主视图。

图11是筛管的展开示意图。

11、操作屏；12、主控板；13、电气控制箱；14、伺服驱动单元；15、三轴气动压辊式油管驱动器；16、冷却液循环池；17、多孔气电钻孔机头；18、二轴气动油管锁紧器；19、腹吸式空压机；110、红外感应开关；

21、圆环形主支架；22、气动钻孔动力头；23、麻花钻头；24、冷却喷组支架； 25、冷却喷头；

31、第一活塞式气缸；32、上压驱动压辊轮；33、伺服电机；34、链传动机构； 35、第一下驱动压辊轮；36、第二下驱动压辊轮；37、驱动支架；

41、第二活塞式气缸；42、C型锁紧器；43、第一下锁紧压辊轮；44、第二下锁紧压辊轮；45、锁紧支架；

50、筛管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种油田注汽筛管的数控加工装置，如图1至图3所示，包括：

二轴气动油管锁紧器18，能够夹紧固定待加工的油管(即金属管)；

多孔气电钻孔机头17，能够套设于所述油管外，多孔气电钻孔机头17含有圆环形主支架21和多台气动钻孔动力头22，所述多台气动钻孔动力头22沿圆环形主支架21的周向均匀间隔排列，每台气动钻孔动力头22上均设有一只麻花钻头23，每只麻花钻头23的轴线均沿圆环形主支架21的直径方向设置，所有麻花钻头23的轴线均位于同一个竖直的加工平面内，该加工平面能够与所述油管的轴线垂直，相邻的两只麻花钻头23的轴线之间的夹角相等；

三轴气动压辊式油管驱动器15，能够夹持所述油管并使所述油管沿该油管的轴线方向移动，二轴气动油管锁紧器18、多孔气电钻孔机头17和三轴气动压辊式油管驱动器15从前向后依次排列；

数控系统，能够控制所述油田注汽筛管的数控加工装置运行。

当待加工的油管安装于该油田注汽筛管的数控加工装置中时，二轴气动油管锁紧器18能够夹紧固定该油管，圆环形主支架21套设于该油管外，圆环形主支架21的内径大于该油管的外径，圆环形主支架21的轴线与该油管的轴线重合，每台气动钻孔动力头22均固定于圆环形主支架21上，每台气动钻孔动力头22的麻花钻头23 均指向该油管的轴线，每台气动钻孔动力头22的麻花钻头23的轴线均与该油管的轴线相交并垂直，三轴气动压辊式油管驱动器15能够夹持所述油管并使所述油管沿该油管的轴线方向移动。

在本实施例中，每台气动钻孔动力头22上的麻花钻头23均能够在所述油管的管壁上钻孔，每台气动钻孔动力头22上的麻花钻头23均能够沿圆环形主支架21的直径方向移动，每台气动钻孔动力头22上的麻花钻头23均能够独立进给，所有麻花钻头23的轴线均能够与所述油管的轴线垂直并相交，圆环形主支架21的轴线能够与所述油管的轴线重合，圆环形主支架21为圆环形的片状结构，所述加工平面与圆环形主支架21平行，如图4所示，所述加工平面平行于图4的纸面。

在本实施例中，多孔气电钻孔机头17还含有冷却喷组支架24和多个冷却喷头 25，冷却喷头25通过冷却喷组支架24与圆环形主支架21连接，冷却喷组支架24 呈环状，冷却喷组支架24的一端与圆环形主支架21连接固定，冷却喷头25与冷却喷组支架24连接，冷却喷组支架24可以套设于所述油管外，冷却喷头25的数量与气动钻孔动力头22的数量相同，冷却喷头25与气动钻孔动力头22一一对应，冷却喷头25能够向麻花钻头23喷射冷却液。其中，气动钻孔动力头22可以采用现有市售产品，麻花钻头23可以采用现有的直径为10mm的合金麻花钻头。

在本实施例中，多孔气电钻孔机头17含有六台气动钻孔动力头22，六台气动钻孔动力头22沿圆环形主支架21的周向分为交替排列的两组，每一组中的气动钻孔动力头22的麻花钻头23均同时进给。即六台气动钻孔动力头22沿圆环形主支架21 的周向依次分别为1号气动钻孔动力头、2号气动钻孔动力头、3号气动钻孔动力头、4号气动钻孔动力头、5号气动钻孔动力头和6号气动钻孔动力头。1号气动钻孔动力头、3号气动钻孔动力头和5号气动钻孔动力头为一组(如第一组)，2号气动钻孔动力头、4号气动钻孔动力头和6号气动钻孔动力头为另一组(如第二组)。1号气动钻孔动力头、3号气动钻孔动力头和5号气动钻孔动力头同时进给。2号气动钻孔动力头、4号气动钻孔动力头和6号气动钻孔动力头同时进给。

在本实施例中，三轴气动压辊式油管驱动器15含有上压驱动压辊轮32、第一下驱动压辊轮35、第二下驱动压辊轮36和伺服驱动单元14，上压驱动压辊轮32、第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36能够夹持所述油管，上压驱动压辊轮32 位于第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36的上方，伺服驱动单元14能够使第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36自转，从而在夹持所述油管后能够使所述油管沿该油管的轴线方向(即图1中的左右方向)移动，如图5至图7所示。

上压驱动压辊轮32的轴线、第一下驱动压辊轮35的轴线和第二下驱动压辊轮 36的轴线相互平行，上压驱动压辊轮32、第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮 36均能够以其各自的轴线为轴自转。第一下驱动压辊轮35与第二下驱动压辊轮36 前后设置，上压驱动压辊轮32位于第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36之间。当待加工的油管安装于该油田注汽筛管的数控加工装置中时，上压驱动压辊轮 32的轴线与该油管的轴线垂直，该油管位于上压驱动压辊轮32和第一下驱动压辊轮35之间，该油管也位于上压驱动压辊轮32和第二下驱动压辊轮36之间。

在本实施例中，三轴气动压辊式油管驱动器15还含有驱动支架37，驱动支架37 的上端连接有第一活塞式气缸31，上压驱动压辊轮32与第一活塞式气缸31连接，第一活塞式气缸31能够使上压驱动压辊轮32沿竖直方向移动，从而能够夹持所述油管。伺服驱动单元14含有伺服电机33和链传动机构34，链传动机构34含有链轮和链条，第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36通过链传动机构34与伺服电机 33连接，伺服电机33位于第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36的下方。伺服电机33启动时，通过链传动机构34，第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮 36可以同时在图5中逆时针转动，或第一下驱动压辊轮35和第二下驱动压辊轮36 可以同时在图5中顺时针转动。

在本实施例中，二轴气动油管锁紧器18含有C型锁紧器42、第一下锁紧压辊轮 43和第二下锁紧压辊轮44，C型锁紧器42、第一下锁紧压辊轮43和第二下锁紧压辊轮44能够夹紧所述油管，C型锁紧器42位于第一下锁紧压辊轮43和第二下锁紧压辊轮44的上方，C型锁紧器42能够沿竖直方向移动,如图8至图10所示。

C型锁紧器42的下表面与所述油管的外表面向匹配，第一下锁紧压辊轮43的轴线和第二下锁紧压辊轮44的轴线前后平行设置，第一下锁紧压辊轮43和第二下锁紧压辊轮44均能够以其各自的轴线为轴自转。C型锁紧器42位于第一下锁紧压辊轮43 和第二下锁紧压辊轮44之间，当待加工的油管安装于该油田注汽筛管的数控加工装置中时，第一下锁紧压辊轮43的轴线与该油管的轴线垂直，该油管位于C型锁紧器 42和第一下锁紧压辊轮43之间，该油管也位于C型锁紧器42和第二下锁紧压辊轮 44之间。

在本实施例中，二轴气动油管锁紧器18还含有锁紧支架45，锁紧支架45的上端连接有第二活塞式气缸41，C型锁紧器42与第二活塞式气缸41连接，第二活塞式气缸41能够使C型锁紧器42沿竖直方向移动，C型锁紧器42能够与所述油管匹配连接，C型锁紧器42与第一下锁紧压辊轮43和第二下锁紧压辊轮44配合从而可以夹紧所述油管。

在本实施例中，所述数控系统含有依次连接的操作屏11、主控板12和电气控制箱13，二轴气动油管锁紧器18、多孔气电钻孔机头17和三轴气动压辊式油管驱动器 15均与电气控制箱13连接；操作屏11、主控板12和电气控制箱13均可以采用现有市售产品，主控板12为现有数控主板。

在本实施例中，所述油田注汽筛管的数控加工装置还包括冷却液循环池16、腹吸式空压机19和红外感应开关110，冷却液循环池16能够向冷却喷头25供应冷却液，腹吸式空压机19能够为气动钻孔动力头22提供气源，腹吸式空压机19也为所有的气动设备提供气源，红外感应开关110位于二轴气动油管锁紧器18的出口处，如图1至图3所示。

下面介绍一种油田注汽筛管的数控加工方法，所述油田注汽筛管的数控加工方法采用了上述的油田注汽筛管的数控加工装置，所述油田注汽筛管的数控加工方法包括以下步骤：

步骤1、将所述油管安装在该油田注汽筛管的数控加工装置上，二轴气动油管锁紧器18夹紧固定所述油管，所述油管穿过三轴气动压辊式油管驱动器15，三轴气动压辊式油管驱动器15夹持所述油管；

步骤2、第一组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23同时进给，在所述油管的管壁上钻孔，然后第一组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23缩回；

步骤3、三轴气动压辊式油管驱动器15使所述油管沿所述油管的轴线前进设定距离；

步骤4、第二组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23同时进给，在所述油管的管壁上钻孔，然后第二组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23缩回；

步骤5、三轴气动压辊式油管驱动器15使所述油管沿所述油管的轴线前进设定距离；

步骤6、多次重复步骤2至步骤5，直至将所述油管加工成筛管50，如图11所示。

具体的，所述油田注汽筛管的数控加工方法包括以下步骤：

步骤1、将所述油管安装在该油田注汽筛管的数控加工装置上，在操作屏11上设定钻孔间距、钻孔规格及钻孔数量命令后，将待加工的油管置入三轴气动压辊式油管驱动器15中，启动自动运行按钮，腹吸式空压机19开始工作，将压缩空气压力稳定在0.8Mpa-0.9Mpa之间，气压稳定后三轴气动压辊式油管驱动器15接受主控板12 的控制命令，将该油管牵引至二轴气动油管锁紧器18出口的红外感应开关110处并停止，二轴气动油管锁紧器18的第二活塞式气缸41进给锁紧油管，自动钻孔程序运行，启动冷却循环泵，冷却液分六路由冷却喷头25喷出用于冷却六只麻花钻头23，三轴气动压辊式油管驱动器15夹持所述油管；

步骤2、第一组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23同时进给，在所述油管的管壁上钻孔，然后第一组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23缩回；

1号气动钻孔动力头22、3气动钻孔动力头22号和5号气动钻孔动力头22同时进给，一次在油管上钻出3个圆孔，钻穿后三台动力头(1号气动钻孔动力头22、3 气动钻孔动力头22号和5号气动钻孔动力头22)复位，二轴气动油管锁紧器18的第二活塞式气缸41复位，二轴气动油管锁紧器18松开该油管；

步骤3、三轴气动压辊式油管驱动器15使所述油管沿所述油管的轴线前进设定距离；

三轴气动压辊式油管驱动器15驱动油管前进预先设定好的钻孔间距，二轴气动油管锁紧器18的第二活塞式气缸41进给再次锁紧油管；

步骤4、第二组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23同时进给，在所述油管的管壁上钻孔，然后第二组中的三台气动钻孔动力头22的麻花钻头23缩回；

2号气动钻孔动力头22、4号气动钻孔动力头22和6号气动钻孔动力头22同时进给，一次在油管上钻出3个圆孔，钻穿后三台动力头(2号气动钻孔动力头22、4 号气动钻孔动力头22和6号气动钻孔动力头22)复位，二轴气动油管锁紧器18的第二活塞式气缸41复位，二轴气动油管锁紧器18松开该油管；

步骤5、三轴气动压辊式油管驱动器15使所述油管沿所述油管的轴线前进设定距离；

三轴气动压辊式油管驱动器15驱动油管前进预先设定好的钻孔间距，二轴气动油管锁紧器18的第二活塞式气缸41进给再次锁紧油管；

步骤6、多次重复步骤2至步骤5，直至将所述油管加工成筛管50；

一次循环(步骤2至步骤5为一次循环)完成，装置每完成一次钻孔过程会在设定的钻孔数量自动减1，周而复始循环工作，直至钻孔数量减为零或人为输入停止信号输入装置停止工作。

通过现场试验装置加工一根长度为10米的89mm筛管约为15分钟，比人工的加工效率提高了70倍，装置加工的筛管表面光滑、间距准确、该装置有效提高了筛管的加工质量与加工效率。

本发明中数控系统的详细构造和具体实现方式可以参考和采用现有技术，该部分内容本发明不再详细介绍。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图1的上侧方向，“下”表示图1的下侧方向，“前”表示图1的左侧方向，“后”表示图1的右侧方向。本发明采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。