0引言

　　油氣井出砂是當前困擾疏松砂巖油藏開采的重要問題，它極大影響著油田生產的順利進行，因而，各種防砂機械及防砂方法的研制一直是眾多科研院所的重要課題。目前，國內外油田上廣泛使用的防砂篩管的割縫多為矩形和單梯形割縫篩管。這種割縫加工簡單，但易造成砂粒堵塞.降低防砂效果。復合防砂篩管的割縫為細微縫，形狀為雙梯行，采用普通加工方法難以保證質量。經過多次加工試驗和工藝研究。這一加工難題終于得到解決，同時也為類似細縫的加工提供了新的思路。

　　1篩管割縫激光加工原理

　　篩管割縫的加工就是在高強度的合金鋼管上切割出按一定規律分布的數千條縫隙。常用縫隙規格為：縫口寬度0.15～3mm：縫隙長度50～300mm：縫形截面主要為矩形和梯形。切割時利用經聚焦的高密度激光束照射篩管需要加工部位，同時輔助同軸吹氧，激光束的能量被材料吸收，引起照射處材料表面溫度急劇上升，使管體材料熔融或汽化，并形成孔洞。當光束與工件沿一定軌跡作相對運動時，就可在管體上加工出一定形狀的切縫。

　　激光加工與傳統機械加下方法相比具有很多優點：①激光切割的切縫窄，最小縫口寬度可以達到0.1mm;②激光切割是一種高能量、高密度、可控性好的無接觸加工，無刀具磨損和噪聲;③切割效率高，通常加工1條縫僅需十幾秒，是機械加工效率的幾十倍;④工件變形小，加工精度高，縫隙兩端無殘余圓弧，縫形規整：⑤加工范圍廣，不但可以加工直線矩形縫，而且可以加工不同規格的梯形縫，曲線縫等。

　　2篩管割縫激光加工裝備

　　復合篩管割縫是用數控激光加工機床來進行加工的。篩管割縫激光加工機床與常規板材激光切割機床相比的最大不同在于它的夾緊分度機構、篩管支撐和拖動裝置。夾緊分度機構主要完成加工過程中篩管的旋轉和周向定位，篩管支撐和拖動裝置主要完成篩管的拖動以及防止篩管的懸伸變形。

　　常用的數控激光加工機床主要有2種形式：懸臂式和龍門式。懸臂式機床的特點是加工過程中，整個篩管不動，激光切割頭沿工件軸線方向做高速移動，切割效率高。機床懸臂為鋁合金板材焊接成的框架結構，強度和剛度高，可避免高速移動時運動慣量過大、光斑漂移等弊病：龍門式機床的特點是激光切割頭不動，篩管相對于激光切割頭進行同轉分度和沿軸線方向移動。機床整體剛度好，激光輸出穩定。由于篩管長商重，位移速度慢，裝卸難度也較大。復合篩管割縫加工常用的是懸臂式機床.

　　3篩管割縫激光加工工藝

　　復合防砂篩管的布縫規律是：在軸向，各割縫以一定軸向距均布在篩管同一母線上，形成一列縫，整根篩管均布著幾十列割縫。具體加工工藝如下(如圖l所示)：

　　1)將管體裝在支架上，一端由旋轉定中器支撐，另一端由數控旋轉頭夾緊，保證管軸和機床x軸平行;

　　2)調整激光切割頭，使切割頭光軸位于過管軸的垂直面內，并使切割頭氣體噴嘴位于管體最高點處;

　　3)在機床Z向移動切割頭，使焦點位于穿孔位置上，并調整切割頭噴嘴與篩管表面的距離到預設值：

　　4)將篩管逆時針旋轉a角a等于梯形縫錐度的I/2)，使縫隙的一個梯形面處于豎直位置，切割頭向左平移δ=(D/2)Sina-△(D為篩管外徑，△是一個工藝調整值，與篩管壁厚、激光輸出功率等有關)，保證切割頭上噴嘴到篩管表面距離保持不變：

　　5)利用脈沖光在割縫端點打孔將篩管穿透，然后，激光由脈沖變為連續，焦點變化到切割位置，切割頭沿篩管軸線方向切割，加工出梯形縫的一個梯形面：

　　6)切割到設計縫長后。套管順時針旋轉2a角.切割頭向左平移2δ，然后沿回程切割出另一個梯形面，加工完成一條完整的梯形縫：7)按照同樣的操作，周向復始，便可完成整根篩管的加工。

　　4篩管割縫激光加工質量缺陷及分析

　　割縫進行激光加工的關鍵在于合理地選用工藝參數，加工中如果選用的工藝參數不合理，就會出現各種加工質量缺陷，嚴重情況下甚至可能造成整根篩管的報廢。

　　1)爆孔。單縫切割時穿孔的工藝參數設置不適應整管切割時的穿孔缺陷。產生原因是打孔時激光輸出功率過高、脈沖頻率過快或篩管壁厚不均.解決的方法足調整激光器輸出功率和脈沖頻率。

　　2)勾頭。這種缺陷出現在寬縫(縫寬大于1mm)加工過程中，主要原因是切割頭在折彎處速度沒有調整好或切割頭和篩管的聯動沒有協調好，在加工時要特別注意。

　　3)外噴渣。產生這種缺陷是打孔時激光器功率過低、脈沖頻率過快、熔渣反噴造成的。應調整激光輸出功率和打孔脈沖頻率，減少或避免熔渣外噴。

　　4)超寬。超寬產生的原因是切割過稗中激光輸出功率過高，進給速度過慢，輔助氣體壓力過低，引起篩管基體燒蝕造成的，在加工時要適當選擇相關參數來避免。

　　5)內掛渣。是篩管切割過程中容易出現、難以解決的技術難題，生產中主要通過提高輔助氣體的壓力和其他相應工藝措施來避免內掛渣的產生。

　　割縫激光加工出現的質量缺陷還有很多，如燒切、分度不均、錐形縫等，每類缺陷產生原因各不相同，應根據情況認真分析，采取措施，提高篩管加工質量。

　　5結論

　　1)復合防砂篩管割縫的加工質量主要取決于單條割縫的尺寸精度、縫形規整度、縫腔表面粗糙度以及割縫軸向和周向分布精度;

　　2)激光切割與傳統機械加工相比具有加工效率高、加工精度高、加工范圍廣等優點，篩管割縫的加工應優先選用激光加工;

　　3)細微梯形縫和寬縫的加工難度較大。采用本文介紹的工藝方案可解決這些技術難題;

　　4)割縫激光切割的關鍵在于選用合理工藝參數，參數選用不合理，會造成各種加工質量缺陷，甚至使整根篩管報廢，應不斷優化加工工藝參數，提高篩管加工質量。