一种大尺寸金属可溶球制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油田采油采气技术领域，具体涉及一种大尺寸金属可溶球制作方法。
【背景技术】
[0002]金属可溶球是近几年新发展起来的一种井下工具，与常规钢球、轻质球的不同之处在于它完成井下作业后可以完全溶解，由此带来的好处是作业后管柱保持畅通、通径大、有利于油气井后期生产和后期井下作业工具入井，因此受到油田单位的欢迎。
[0003]目前，工程上使用的金属可溶球为一次性浇铸，尺寸一般较小，直径多在IlOmm以下。直径超过IlOmm的大尺寸金属可溶球主要存在不能完全溶解的问题，进而导致井内存在卡阻无法进行后期作业，研宄认为主要是由于大尺寸球浇铸时冷却过程比较长，导致金属球内各种元素在结晶时分布不均匀(即偏析现象)。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有方法制作的大尺寸金属可溶球不能完全溶解的问题。
[0005]为此，本发明提供了一种大尺寸金属可溶球制作方法，包括以下步骤:
步骤I)根据金属可溶球直径要求确定浇铸次数N ;
步骤2)用电热熔炉将可溶球各元素在760°C下熔炼成为液态，搅拌均匀后得到液态可溶球合金；
步骤3)将第一层模具组装好，将混合均匀的液态可溶球合金缓慢倾倒在第一层模具内，完成第一层金属可溶球的浇铸；
步骤4)待第一层金属可溶球冷却后取出，将其上端与第二层模具上端配合，悬空置于第二层模具内，将混合均匀的液态可溶球合金缓慢倾倒在第二层模具内，完成第二层金属可溶球的浇铸；
步骤5)如此重复，用第N层模具逐层浇铸第N次后，达到金属可溶球要求直径；
步骤6)将浇铸好的金属可溶球毛胚用车床精细加工到最终形态与最终尺寸。
[0006]所述浇铸次数N的确定方法为:第一层金属可溶球直径不超过90mm，后续每层可溶球半径增加值为1mm?20mm。
[0007]所述第一层模具为中空的带柄球体，由关于轴向对称的两个第一瓣体组成，上端为开口的第一圆柱形手柄，下端为第一圆球体，所述第一圆柱形手柄和第一圆球体外中部均设有两个关于轴向对称的矩形夹持板，所述矩形夹持板设有螺栓孔，所述两个第一瓣体通过螺栓和螺母连接；
所述第一圆柱形手柄中空内部设有一台阶，第一圆柱形手柄上端内径大于第一圆柱形手柄下端内径。
[0008]所述第二层模具为中空的带柄球体，由关于轴向对称的两个第二瓣体组成，上端为第二圆柱形手柄，下端为第二圆球体，所述第二圆柱形手柄和第二圆球体外中部均设有两个关于轴向对称的矩形夹持板，所述矩形夹持板设有螺栓孔，所述两个第二瓣体通过螺栓和螺母连接；
所述第二圆柱形手柄中空内部分为第二圆柱形手柄上段、第二圆柱形手柄中段、第二圆柱形手柄下段共三段，第二圆柱形手柄上段内径与第一圆柱形手柄上端内径相等，第二圆柱形手柄中段内径与第一圆柱形手柄下端内径相等，第二圆柱形手柄下段内径大于第一圆柱形手柄下端内径；
所述第二圆柱形手柄上端和下端外径相等，且小于中间部分的外径，所述第二圆柱形手柄中间部分上、与上端轴向方向相接处设有环形浇铸口 ；
所述第二圆柱形手柄下段上部对称设有两个浇铸孔，与环形浇铸口相通。
[0009]步骤4)中第一层金属可溶球的第一圆柱形手柄与第二层模具的第二圆柱形手柄同轴，所述第一层金属可溶球的第一圆球体球心与第二层模具的第二圆球体球心同心。
[0010]所述第N层模具与第二层模具结构相似，内腔尺寸对应部分逐层依次增大。
[0011]本发明的有益效果是:
1、本发明解决了大尺寸可溶球在冷却过程中因球体内外层冷却速度差异过大而导致的偏析现象，保证了大尺寸金属可溶球各元素均匀分布，从而可完全溶解；
2、本发明制作的可溶球由实心球逐层包裹形成，具备承高压能力70Mpa;
3、本发明可以演化为多层不同成分金属可溶球加工方法，即内层浇铸时选用快速溶解材料，外层浇铸时选用溶解速度较慢的材料，从而保证在施工过程中完成打滑套、稳定承压一定时间等功能，施工后又可以快速完全溶解。
[0012]下面将结合附图做进一步详细说明。
【附图说明】
[0013]图1是本发明第一层模具半剖结构示意图；
图2是本发明第一层模具侧视示意图；
图3是本发明第二至第N层模具半剖结构示意图；
图4是本发明第二至第N层模具侧视示意图；
图5是本发明第二层模具与第一层可溶球安装示意图；
图6是本发明浇铸生产的两层可溶球毛坏示意图；
图7是本发明实施例2可溶球毛坏经过精车后形成的可溶球最终成品示意图；
图8是本发明第三层模具与第二层可溶球安装示意图。
[0014]图中:1、第一瓣体；2、螺母；3、螺栓；4、第二瓣体；5、第一层金属可溶球；6、第二层金属可溶球；7、第一圆柱形手柄；8、第一圆球体；9、第二圆柱形手柄；10、第二圆球体；11、环形浇铸口 ；12、浇铸孔；13、第一圆柱形手柄上端；14、第一圆柱形手柄下端；15、第二圆柱形手柄上段；16、第二圆柱形手柄中段；17、第二圆柱形手柄下段；18、矩形夹持板；19、第三层模具。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
为了解决大尺寸金属可溶球不能完全溶解的问题，本实施例提供了一种大尺寸金属可溶球制作方法，包括以下步骤: 步骤I)根据金属可溶球直径要求确定浇铸次数N ;
步骤2)用电热熔炉将可溶球各元素在760°C下熔炼成为液态，搅拌均匀后得到液态可溶球合金；
步骤3)将第一层模具组装好，将混合均匀的液态可溶球合金缓慢倾倒在第一层模具内，完成第一层金属可溶球5的浇铸；
步骤4)待第一层金属可溶球5冷却后取出，将其上端与第二层模具上端配合，悬空置于第二层模具内，将混合均匀的液态可溶球合金缓慢倾倒在第二层模具内，完成第二层金属可溶球6的浇铸；
步骤5)如此重复，用第N层模具逐层浇铸第N次后，达到金属可溶球要求直径；
步骤6)将浇铸好的金属可溶球毛胚用车床精细加工到最终形态与最终尺寸。
[0016]本发明解决了大尺寸可溶球在冷却过程中因球体内外层冷却速度差异过大而导致的偏析现象，保证了大尺寸金属可溶球各元素均匀分布，从而可完全溶解。
[0017]实施例2:
本实施例提供了一种制作116mm大尺寸金属可溶球的制作过程。
[0018]首先根据可溶球直径116_，结合浇铸模具层数N确定原则:第一层可溶球直径一般不超过90mm，后续每层可溶球半径增加值一般在1mm?20mm之间，确定制作2层饶铸模具。
[0019]如图1、图2所示，第一层模具为中空的带柄球体，由关于轴向对称的两个第一瓣体I组成，上端为开口的第一圆柱形手柄7，下端为第一圆球体8，第一圆柱形手柄7和第一圆球体8外中部均设有两个关于轴向对称的矩形夹持板18