和巷　１／　墨二　１９８２第ｌ７巷第期　辽宁工程技术大学学报（自然科学版）　ｕ，　年月　，　ｏ　１　；｜·２　／　油气田可钻桥塞卡瓦材质选择及制造工艺　

宁　塞　基　阜　溢　（辽宁工程技术大学机娥工程学院）　（阜薪币石油工具厂）　摘　要卡瓦是可钻式挢塞（封隔器的一种）关键部件．本文依据使用环境．饥诫性能及钻铣加工性能要求对进口桥塞卡瓦进行了　全面检测和舟忻．通过化学成分化验、力学性能测定、金相组织和失效舟折，井选用一种材料及其合理的制遗工艺生产出舍格替代　进口产品，获得良好效果，为大批量生产莫定了技术基础，来满足油田生产需要　关键词封隔器：挢塞；卡瓦：孕育处理；离心铸造　中豳号ＴＧ２５０　１３　

随着工业的发展，人们对“工业血液　一石油的需求量也日益增加。　各油田纷纷采用新工艺和新的采油工具。以辽河油田为例，日产高凝油（含　腊量达４５％一６５％）４０００ｔ，一种可钻式桥塞正适应这种高凝油井的压裂、　堵水、调层、试油、检泵、防偏等作业　，达到了国际８Ｏ年代水平。这　种挢式封隔器的座封是借助辅助工具下放到所需深度、靠水力使上锥体下　滑，推动胶筒下移，下锥体在胶筒推动下冲裂卡瓦，实现座封。在采完一　层油后用套铣工具进行钻铣，把卡瓦及附件铣碎，完成解封。　整体卡瓦是此种封隔器的关键部件，见图ｌ。在座封过程中，在下锥　体作用下，延着三个深槽涨裂，靠表面的齿牙牢牢的固定在管壁上，因此要　

１进口卡瓦分析　首先对辽河油田送来的进口桥式封隔器的卡瓦进行了各项指标及性能分析。　１．１化学成分　取一块该卡瓦进行化学成分分析，其结果如表１。　表ｌ可钻桥塞化学成分　Ｔａｂ。１　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍＤｏｒｔ　ｂｒａｃｋｅｔ－ｂｌ０ｃｋ　％　

材质为近共晶成分的亚共晶铸铁，共晶度Ｓｅ＝Ｏ．９３，碳当量为４．２６。　１。２金相组织　为了充分反映被测卡瓦的特征全貌在平行齿牙方向的齿牙表面和心部分别取样进行分析，其金相组由　金相组织中可以看出，卡瓦表面为马氏体加少量渗碳体及片状石墨，心郭为珠光体（见图２）　渗碳体（少量）　

收稿日期１９９７一ｏ４—１７．第一作者赵越超，男．１　８年生，副救援　

维普资讯 http://www.cqvip.com ４８　辽宁工程技术大学学报（自然科学版）　第ｌ７巷　和片状石墨，分析为表面淬火提高齿牙硬度　使其高于管壁硬度，满足工作需要　１．３力学性能　

表屠Ｐ　ｔ　Ｆｅ…Ｃ　Ｍ，一Ｇ　心部Ｐ　Ｆｃ　ｃ’Ｇ　图２卡瓦的金辐墨织　Ｆｉｇ　２　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔ￣ｃｔｕｒｃ　ｏｆ，￣ｅ　ｂｒａｃｋｅ，．－ｂｌｏｃｋ　（１）硬度试验为了便于测试硬度，把试样加工成如图３所示　

在布氏硬度计上，测得硬度列于表２．　表２卡瓦由表及里的硬度值　Ｔａｂ．２　ｔｈｅ　ｈａｒｄＨｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒａｃｋｅｔ—ｂｌｏｃｋ　

卡瓦爵雍度决定于基体组织，由于表层组织为珠光体基体加少量马氏体和少量碳化物，所以其硬度　较高　（２）拉伸试验限于卡瓦的形状尺寸，只能采用Ｌ＝５ｄｏ的短拉伸试样－在ｗＥ一３０型液压万能试验机上　测得抗拉强度如表３　表３卡瓦的抗拉强度值　

Ｔａｂ．３　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅａ　ｂ　ｏｆｔｈｅ　ｂｒａｃｋｅｔ－ｂｌｏｃｋ　

面茇　手石墨大小和形状，卡瓦石墨粗大，抗拉强度较低，使用中有利于座封的涨裂及钻铣　（３）冲击试验从卡瓦上切取标准冲击试样，在ＪＢ一３０Ａ冲击试样机上测得数据如表４　表４卡瓦的冲击韧性值　Ｔａｂ．４　ｔｈｅ　ｉｍｌ￣ａｃｔ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒａｃｋｅｔ－ｂｌｏｃｋ　

手磊　百　吾面　基体有渗碳体和马氏体的出现使其韧性更低，便于座封时涨裂　（４）耐磨试验从卡瓦上切取两块标准磨损试样，同时取一块ＨＴ２００标准试样，在ＭＬ－ｌ０磨损试验机上　磨合１０次，载荷３Ｋｇ，用２４０目水磨砂纸，测得磨损数据如表５所示．　表５卡瓦的磨损值　Ｔａｂ．５　ｔｈｅ　ａｂｒａｓｉｏｎ　ｗｅａｒ　ｏｆｔｈｅ　ｂｒａ　ｋｃｔ．　！　————　

４　７９０　４　４　５９３　６　０１９６　ｉ９６　标准样　８　ｕ　５　样ｉ　４　９１６ｉ　４．７４９　５　０１６６　６　１　０９　０－１７２ｌ　

手　ｉ．￣　２再耳　４　５００　８霸　舌　４．３丽２３　２　磊０砸．１　７　７　６　西焉手吾遁　磊磊　—ＨＴ—２—００　＿　和耐磨性好才　由于在基体中有渗碳体和马氏体的存在，其耐磨性略高于普通灰俦铁　，硬度局和耐厝性好才　

能保证座封可靠。　

维普资讯 http://www.cqvip.com 第１朝　赵越超等：油气田可钻桥塞卡瓦材质选择及割造工艺　４９　（５）热处理试验为了进一步确定其组织，对卡瓦冲击样进行退火处理，其工艺为加热到７００℃．保　温一个小时后炉冷，其组织如图４。　退火过程中马氏体和少量渗碳体分解，其组织为璩光体、铁素体和片状石墨。并对退火试样进行布氏　硬度测定，其数据分别为ＨＢ１０７、ＨＢ１　１３、ＨＢ１　１０，因此可以确定原始组织为马氏体加渗碳体（少量），　才能满足使用性能要求。　

２　可钻桥塞卡瓦材质选择及生产工艺确定　２．１材质选择　根据以上分析卡瓦材质选ＨＴ２００合适，但硫、磷要尽量低些，其化学成分如表６。　表６所选择的卡瓦化学成分　Ｔａｂ．６　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｃｈｏｓｅｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂｒａｃｋｅｔ—ｂｌｏｃｋ　％　

２．２铸造工艺确定　（１）孕育处理由于铁水碳、硅　含量低，因此选择含硅７５％的硅铁作　孕育剂对铁水进行处理，孕育剂粒度　为５一ｌＯｍｍ，加人量为０．４％，出　炉温度为ｌ３５０—１４００℃，采用包内　；中人法来进行炉前孕育。　（２）浇注位置及加工余量卡瓦　外园四周要加工出齿牙，故浇注位置　为立浇。采用干型干芯或潮型干芯。　加工余量要尽量小．保证表面致密层　不被加工掉，故取２ｍｍ，　（３）离心铸造卡瓦的工作面是　

ｒ＼＼ｒ＼＼Ｎ＼　Ｌ　｝　

图３硬度试样　Ｆ培３　ｔｈｅ　ｓｃｈｒｍａｔｉｃ　ｏｆｓ￣ｐｌｅ　ｒ　ｈ　ｄｎｃｓｓ　ｔｅｓｔｉｎｇ　图４卡瓦退火盟织４００　Ｆｉｇ　４　山ｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔ￣ｒｅ　０１　ｃｋｅｆ　ｂｌｏｃｋ　ａｒｉａ　ａｆｉｎｅａＩｉ　ｎ　

外表面，要求有足够硬度和致密度。离心铸造由于金属型可使金属液产生较大的过冷度及金属液在离心力　下凝固和结晶，并可使表层金属晶粒细化，致密度大大提高。掏对还可省去型芯和浇注系统，会使生产周　期缩短，生产成本降低，力学性能提高，因此采用离心铸造是生产卡瓦毛坯的一种较好的生产工艺　

２．３热处理工艺　卡瓦对表面的硬度要求较高，采用高频加热表面淬火后低温回火，为了解封时钻削容易，淬火深度为　４—６ｍｍ即可．淬火温度选９２５℃．回火温度选２００℃。　

３生产试验　接着我们确定的材质及工艺，校实习工厂为辽河油田沈阳采油场生产了五套可钻桥塞．经过使用完全　能满足需要，替代进口产品。　

结　论　（１）通过对进口可钻桥塞的卡瓦进行一系列的测试和分析，证明此件是选用一种近似我国铸铁ＨＴ２００　

维普资讯 http://www.cqvip.com 辽宁工程技术大学学报（自然科学版）　第ｌ７巷　牌号，它即可保证座封，又可方便钻铣加工。　（２）生产工艺可采用碳、硅较低的铁水，通过孕育处理，潮型铸造生产毛坯，精加工后进行齿牙表面　高频淬火，再低温回火　（３）为了提高表面硬度，最好采用离心铸造，选取较小的加工余量。　通过对可钻桥塞的卡瓦材质及生产工艺研究，为推广和生产可钻桥塞提供了一些有益的资料和经验。　

参考文献　【＊油气田封隔器及井下工具手册　编写组油气田封隔器及井下工具手册北京：石油工业出版社Ｌ９８１　１【一３７　２超越超Ｙ４２２—１５０型封隔器整体卡瓦甘质及热处理工艺研究石袖矿场机碱１９９３　２２（６）：４３—４６　３　铸铁手册　编写组蒋趺手册北京．ｇｔ．斌工业出版杜．１９７９【１【一１１５　

Ｔｈｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｂｒａｃｋｅｔ—Ｂｌｏｃｋ　ｏｆ　Ｄｒｉｌｌａｂｌｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｐｌｕｇ　Ｓｅｒｖｅｄ　ｉｎ　Ｏｉｌ　Ｆｉｅｌｄ　

Ｚｈａｏ　Ｙｕｅｃｈａｏ　Ｍａ　Ｚｈｕａｎｇ　Ｈｕｏ　Ｃｈｕｎｌｌｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｘｉｎｙｕａ￣ｉ　（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｂｍｃｋｅｔ－ｂ１ｏｃｋ．ｗｈｉｃｈ；ｓ　ａ　ｋｅｙ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌａｂｌｅ　ｂｒｉｄ￣ｅ　ｐｌｕｇ（ｏｎｅ　ｏｆ　ｏｉｌ－ｍｉｎｉｎｇ　ｓｅａｌｉｎｇ－ｓｅｐａｒａｔｏｒ），ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍａｄｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａＩ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｒｉｌｌａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｍｉｌｌａｂｉｌｉⅣ　Ａｆｉｅｆ　ｅｘａｍｉｎｉｎｇ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　

ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ　ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｎｇ　ｆａｉｌｕｍｔｈｅ　

ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｃｈｏｓｅｎ　ａｎｄ　ａ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍａｄｅ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｑｕａ［ｉｆｉｅｄ　ｂｒａｃｋｅｔ．　ｂｌｏｃｋ　ａｓ　ａ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ｉｍｐｏｒｔｓ．ｔｈａｔ　ｌａｉｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａＩ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒ／ｌａｓＳ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅａｌｉｎｇ－ｓｅｐａｒａｔｏｒ　ａｓ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆｏｉＩ　ｆｉｅｌｄ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｉｌ．　Ｋｅｖ　Ｗｏｒｄｓ　ｓｅａｌｉｎｇ－ｓｅｐａｒａｔｏｒ；　ｂｒａｃｋｅｔ．ｂｌｏｃｋ；　ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ；　ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ　ｃａｓｔｉｎｇ　

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