一種大尺寸金屬可溶球制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于油田采油采氣技術領域，具體涉及一種大尺寸金屬可溶球制作方法。
【背景技術】
[0002]金屬可溶球是近幾年新發展起來的一種井下工具，與常規鋼球、輕質球的不同之處在于它完成井下作業后可以完全溶解，由此帶來的好處是作業后管柱保持暢通、通徑大、有利于油氣井后期生產和后期井下作業工具入井，因此受到油田單位的歡迎。
[0003]目前，工程上使用的金屬可溶球為一次性澆鑄，尺寸一般較小，直徑多在IlOmm以下。直徑超過IlOmm的大尺寸金屬可溶球主要存在不能完全溶解的問題，進而導致井內存在卡阻無法進行后期作業，研宄認為主要是由于大尺寸球澆鑄時冷卻過程比較長，導致金屬球內各種元素在結晶時分布不均勻(即偏析現象)。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是解決現有方法制作的大尺寸金屬可溶球不能完全溶解的問題。
[0005]為此，本發明提供了一種大尺寸金屬可溶球制作方法，包括以下步驟:
步驟I)根據金屬可溶球直徑要求確定澆鑄次數N ;
步驟2)用電熱熔爐將可溶球各元素在760°C下熔煉成為液態，攪拌均勻后得到液態可溶球合金；
步驟3)將第一層模具組裝好，將混合均勻的液態可溶球合金緩慢傾倒在第一層模具內，完成第一層金屬可溶球的澆鑄；
步驟4)待第一層金屬可溶球冷卻后取出，將其上端與第二層模具上端配合，懸空置于第二層模具內，將混合均勻的液態可溶球合金緩慢傾倒在第二層模具內，完成第二層金屬可溶球的澆鑄；
步驟5)如此重復，用第N層模具逐層澆鑄第N次后，達到金屬可溶球要求直徑；
步驟6)將澆鑄好的金屬可溶球毛胚用車床精細加工到最終形態與最終尺寸。
[0006]所述澆鑄次數N的確定方法為:第一層金屬可溶球直徑不超過90mm，后續每層可溶球半徑增加值為1mm?20mm。
[0007]所述第一層模具為中空的帶柄球體，由關于軸向對稱的兩個第一瓣體組成，上端為開口的第一圓柱形手柄，下端為第一圓球體，所述第一圓柱形手柄和第一圓球體外中部均設有兩個關于軸向對稱的矩形夾持板，所述矩形夾持板設有螺栓孔，所述兩個第一瓣體通過螺栓和螺母連接；
所述第一圓柱形手柄中空內部設有一臺階，第一圓柱形手柄上端內徑大于第一圓柱形手柄下端內徑。
[0008]所述第二層模具為中空的帶柄球體，由關于軸向對稱的兩個第二瓣體組成，上端為第二圓柱形手柄，下端為第二圓球體，所述第二圓柱形手柄和第二圓球體外中部均設有兩個關于軸向對稱的矩形夾持板，所述矩形夾持板設有螺栓孔，所述兩個第二瓣體通過螺栓和螺母連接；
所述第二圓柱形手柄中空內部分為第二圓柱形手柄上段、第二圓柱形手柄中段、第二圓柱形手柄下段共三段，第二圓柱形手柄上段內徑與第一圓柱形手柄上端內徑相等，第二圓柱形手柄中段內徑與第一圓柱形手柄下端內徑相等，第二圓柱形手柄下段內徑大于第一圓柱形手柄下端內徑；
所述第二圓柱形手柄上端和下端外徑相等，且小于中間部分的外徑，所述第二圓柱形手柄中間部分上、與上端軸向方向相接處設有環形澆鑄口 ；
所述第二圓柱形手柄下段上部對稱設有兩個澆鑄孔，與環形澆鑄口相通。
[0009]步驟4)中第一層金屬可溶球的第一圓柱形手柄與第二層模具的第二圓柱形手柄同軸，所述第一層金屬可溶球的第一圓球體球心與第二層模具的第二圓球體球心同心。
[0010]所述第N層模具與第二層模具結構相似，內腔尺寸對應部分逐層依次增大。
[0011]本發明的有益效果是:
1、本發明解決了大尺寸可溶球在冷卻過程中因球體內外層冷卻速度差異過大而導致的偏析現象，保證了大尺寸金屬可溶球各元素均勻分布，從而可完全溶解；
2、本發明制作的可溶球由實心球逐層包裹形成，具備承高壓能力70Mpa;
3、本發明可以演化為多層不同成分金屬可溶球加工方法，即內層澆鑄時選用快速溶解材料，外層澆鑄時選用溶解速度較慢的材料，從而保證在施工過程中完成打滑套、穩定承壓一定時間等功能，施工后又可以快速完全溶解。
[0012]下面將結合附圖做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明第一層模具半剖結構示意圖；
圖2是本發明第一層模具側視示意圖；
圖3是本發明第二至第N層模具半剖結構示意圖；
圖4是本發明第二至第N層模具側視示意圖；
圖5是本發明第二層模具與第一層可溶球安裝示意圖；
圖6是本發明澆鑄生產的兩層可溶球毛壞示意圖；
圖7是本發明實施例2可溶球毛壞經過精車后形成的可溶球最終成品示意圖；
圖8是本發明第三層模具與第二層可溶球安裝示意圖。
[0014]圖中:1、第一瓣體；2、螺母；3、螺栓；4、第二瓣體；5、第一層金屬可溶球；6、第二層金屬可溶球；7、第一圓柱形手柄；8、第一圓球體；9、第二圓柱形手柄；10、第二圓球體；11、環形澆鑄口 ；12、澆鑄孔；13、第一圓柱形手柄上端；14、第一圓柱形手柄下端；15、第二圓柱形手柄上段；16、第二圓柱形手柄中段；17、第二圓柱形手柄下段；18、矩形夾持板；19、第三層模具。
【具體實施方式】
[0015]實施例1:
為了解決大尺寸金屬可溶球不能完全溶解的問題，本實施例提供了一種大尺寸金屬可溶球制作方法，包括以下步驟: 步驟I)根據金屬可溶球直徑要求確定澆鑄次數N ;
步驟2)用電熱熔爐將可溶球各元素在760°C下熔煉成為液態，攪拌均勻后得到液態可溶球合金；
步驟3)將第一層模具組裝好，將混合均勻的液態可溶球合金緩慢傾倒在第一層模具內，完成第一層金屬可溶球5的澆鑄；
步驟4)待第一層金屬可溶球5冷卻后取出，將其上端與第二層模具上端配合，懸空置于第二層模具內，將混合均勻的液態可溶球合金緩慢傾倒在第二層模具內，完成第二層金屬可溶球6的澆鑄；
步驟5)如此重復，用第N層模具逐層澆鑄第N次后，達到金屬可溶球要求直徑；
步驟6)將澆鑄好的金屬可溶球毛胚用車床精細加工到最終形態與最終尺寸。
[0016]本發明解決了大尺寸可溶球在冷卻過程中因球體內外層冷卻速度差異過大而導致的偏析現象，保證了大尺寸金屬可溶球各元素均勻分布，從而可完全溶解。
[0017]實施例2:
本實施例提供了一種制作116mm大尺寸金屬可溶球的制作過程。
[0018]首先根據可溶球直徑116_，結合澆鑄模具層數N確定原則:第一層可溶球直徑一般不超過90mm，后續每層可溶球半徑增加值一般在1mm?20mm之間，確定制作2層饒鑄模具。
[0019]如圖1、圖2所示，第一層模具為中空的帶柄球體，由關于軸向對稱的兩個第一瓣體I組成，上端為開口的第一圓柱形手柄7，下端為第一圓球體8，第一圓柱形手柄7和第一圓球體8外中部均設有兩個關于軸向對稱的矩形夾持板18