預(yù)應(yīng)力隔熱油套管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力隔熱油套管，特征是包括間隙套裝的外管、中間管和內(nèi)管，其中中間管一端加工內(nèi)螺紋，另一端加工外螺紋，中間管加工內(nèi)螺紋的一端與外管在管端處焊接、與內(nèi)管在預(yù)留內(nèi)螺紋長度處焊接，中間管加工外螺紋的一端與外管在預(yù)留外螺紋長度處焊接，與內(nèi)管在管端處焊接；外管與中間管構(gòu)成的環(huán)空中填充隔熱材料并抽真空形成第一隔熱層，中間管與內(nèi)管的環(huán)空中抽真空后注入惰性氣體，形成第二隔熱層；其制造步驟依次為：三管的預(yù)處理、內(nèi)管與中間管套裝及焊接、內(nèi)管與中間管環(huán)空處理、外管與中間管套裝及焊接、外管與中間管環(huán)空處理、視導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試和中間管兩端加工螺紋。本發(fā)明具有三層鋼管和雙層隔熱結(jié)構(gòu)，隔熱性能好，工作性能優(yōu)良。
【專利說明】預(yù)應(yīng)力隔熱油套管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力隔熱油套管及其制造方法，具體涉及一種石油工業(yè)中稠油熱采作業(yè)的注汽、采油工具及其制造方法，屬于石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油開采工業(yè)的不斷發(fā)展和石油消耗量的不斷增加，開采稠油已經(jīng)成為國內(nèi)外石油公司的主要產(chǎn)量來源，而稠油開采通常采取蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)兩種工藝，而這兩種工藝均需使用隔熱油管和套管作為注汽采油工具。目前的隔熱油管均依據(jù)或參照中國專利(申請(qǐng)?zhí)?7115719.7)公開的一種《真空隔熱油管及其制造工藝》進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品由接箍、隔熱襯套、襯管、外管、內(nèi)管、隔熱層、扶正塊、吸氫劑等組成，其中隔熱層結(jié)構(gòu)為:內(nèi)管多層鋁箔、玻璃絲網(wǎng)間隔纏繞，環(huán)空抽真空，并添加吸氫劑，該種制造工藝生產(chǎn)的隔熱油套管視導(dǎo)熱系數(shù)較好，在保護(hù)油井套管、降低井筒熱損失、提升注采效果方面起到了積極的作用，但是因?yàn)楦魺嵊凸墉h(huán)空中“負(fù)壓”和鋼材“氫滲”現(xiàn)象的存在，隔熱油管在下井注汽采油2年左右或者15個(gè)注汽周期后隔熱性能明顯衰減，嚴(yán)重影響了隔熱油管的使用壽命，同時(shí)接箍連接處熱損失嚴(yán)重，引起該處固井套管出現(xiàn)套損現(xiàn)象，因此造成經(jīng)濟(jì)效益的巨大浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、隔熱性能溫度、工作性能優(yōu)良的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管及其制造方法。其技術(shù)方案為:
[0004]一種預(yù)應(yīng)力隔熱油套管，其特征在于:包括鋼制間隙套裝的外管、中間管和內(nèi)管，其中中間管一端加工內(nèi)螺紋，另一端加工外螺紋，中間管加工內(nèi)螺紋的一端與外管在管端處焊接、與內(nèi)管在預(yù)留內(nèi)螺紋長度處焊接，中間管加工外螺紋的一端與外管在預(yù)留外螺紋長度處焊接，與 內(nèi)管在管端處焊接；外管與中間管構(gòu)成的環(huán)空中填充隔熱材料并抽真空形成第一隔熱層，中間管與內(nèi)管的環(huán)空中抽真空后注入惰性氣體，形成第二隔熱層。
[0005]一種預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于采用以下步驟:1)外管、中間管和內(nèi)管的預(yù)處理；2)內(nèi)管與中間管套裝及焊接；3)內(nèi)管與中間管環(huán)空處理；4)外管與中間管套裝及焊接；5)外管與中間管環(huán)空處理；6)視導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試；7)中間管兩端加工螺紋。
[0006]所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，步驟I)中外管、中間管和內(nèi)管的預(yù)處理包括:
[0007]對(duì)中間管進(jìn)行管端加厚，按照中間管的配制尺寸下外管和內(nèi)管，并在中間管和外管上加工抽注孔，用拋丸機(jī)對(duì)外管的內(nèi)壁、內(nèi)管的外壁以及中間管的內(nèi)外壁進(jìn)行噴砂處理，最后將三層鋼管在除氣爐中加熱至380°C保溫3小時(shí)進(jìn)行除氣處理，所下外管的長度Lwt和內(nèi)管的長度Lin與中間管的長度Lmid、中間管的內(nèi)螺紋長度Lmidin、中間管的外螺紋長度Lmidtjut之間的關(guān)系符合下列公式 *^0Ut — LmicJout j Lin — 3, Lmidin
)，其中比例系數(shù)a的取值范
圍為在0.997-0.999之間。步驟2)中內(nèi)管與中間管套裝及焊接方法為:將內(nèi)管牽引至中間管內(nèi)，并在中間管一端預(yù)留內(nèi)螺紋加工長度后焊接該端，然后然后對(duì)內(nèi)管進(jìn)行加熱，當(dāng)中間管和內(nèi)管的另一端平齊后將將中間管和內(nèi)管的另一端在管端處焊接，兩端焊縫進(jìn)行X射線探傷通過后進(jìn)行下一步；步驟3)中內(nèi)管與中間管環(huán)空處理的方法是:對(duì)環(huán)空進(jìn)行抽真空至KT1Pa后回注惰性氣體，然后進(jìn)行電阻焊堵焊，使用著色探傷進(jìn)行檢測(cè)通過后進(jìn)行下一步；步驟4)中外管與中間管套裝及焊接方法是:首先在中間管外表面包扎隔熱材料和添加吸氫劑，然后將內(nèi)管和中間管的組合體牽引至外管管內(nèi)，并在內(nèi)管與中間管組合體預(yù)留加工外螺紋的一端預(yù)留外螺紋長度后采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接該端，然后再將另外一端在管端處焊接在一起，對(duì)兩端焊縫進(jìn)行X射線探傷通過后進(jìn)行下一步；步驟5)中外管與中間管環(huán)空處理的方法是:對(duì)外管與中間管環(huán)空進(jìn)行抽真空至10_2pa數(shù)量級(jí)，在真空狀態(tài)下進(jìn)行電阻焊封堵，使用著色探傷進(jìn)行檢測(cè)通過后進(jìn)行下一步；步驟6)中視導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為:視導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.02w/m.?為合格產(chǎn)品，進(jìn)行下一步；步驟7)為在中間管兩端分別加工內(nèi)螺紋和外螺紋。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是:
[0009]I)具有雙層隔熱層，極大地提升了產(chǎn)品的隔熱性能；
[0010]2)在內(nèi)管與中間管的環(huán)空中注入惰性氣體減緩了 “氫滲”現(xiàn)象，延長了隔熱壽命；
[0011]3)在連接處為雙層結(jié)構(gòu)，徹底解決了該處的熱損失問題，其隔熱性能由目前的A~E級(jí)提升為D~E級(jí)，連接處熱損失由原來占管柱總熱損失的70%降低為10%，據(jù)推算，本發(fā)明預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的隔熱壽命可由目前的2年延長至8~10年；
[0012]4)解決了連接處的套損問題；
[0013]5)內(nèi)徑統(tǒng)一，連接處無紊流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、外管2、中間管3、內(nèi)管4、第一隔熱層5、第二隔熱層6、抽注孔【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0017]在圖1所示的實(shí)施例中:包括鋼制間隙套裝的外管1、中間管2和內(nèi)管3，其中中間管2 —端加工內(nèi)螺紋，另一端加工外螺紋，中間管2加工內(nèi)螺紋的一端與外管I在管端處焊接、與內(nèi)管3在預(yù)留內(nèi)螺紋長度處焊接，中間管2加工外螺紋的一端與外管I在預(yù)留外螺紋長度處焊接，與內(nèi)管3在管端處焊接；外管I與中間管2構(gòu)成的環(huán)空中填充隔熱材料并抽真空形成第一隔熱層4，中間管2與內(nèi)管3的環(huán)空中抽真空后注入惰性氣體，形成第二隔熱層5。
[0018]其制造方法采用以下步驟:
[0019]I)外管1、中間管2和內(nèi)管3的預(yù)處理:對(duì)中間管2進(jìn)行管端加厚，按照中間管2的配制尺寸下外管I和內(nèi)管3，并在中間管2和外管I上加工抽注孔6，用拋丸機(jī)對(duì)外管I的內(nèi)壁、內(nèi)管3的外壁以及中間管2的內(nèi)外壁進(jìn)行噴砂處理，最后將三層鋼管在除氣爐中加熱至380°C保溫3小時(shí)進(jìn)行除氣處理；下外管I和內(nèi)管3時(shí)按照中間管2的配制尺寸，設(shè)所下外管I的長度Lrat和內(nèi)管3的長度Lin與中間管2的長度Lmid、中間管2的內(nèi)螺紋長度Lmidin、中間管2的外螺紋長度Lmidwt之間的關(guān)系符合下列公式=Ltjut = Lmid-Lmidout, Lin = a (Lmid-Lmidin)，其中比例系數(shù)a的取值見表1，中間管Lmid長度為1000Omm,內(nèi)螺紋長度Lmidin和外螺紋長度Lmidout 均為 100mm。
[0020]2)內(nèi)管3與中間管2套裝及焊接:將內(nèi)管3牽引至中間管2內(nèi)，并在中間管2 —端預(yù)留內(nèi)螺紋加工長度后焊接該端，然后將中間管2和內(nèi)管3的另一端在管端處焊接，兩端焊縫進(jìn)行X射線探傷通過后進(jìn)行下一步；
[0021]3)內(nèi)管3與中間管2環(huán)空處理:對(duì)環(huán)空進(jìn)行抽真空至KT1Pa后回注惰性氣體，然后進(jìn)行電阻焊堵焊，使用著色探傷進(jìn)行檢測(cè)通過后進(jìn)行下一步；
[0022]4)外管I與中間管2套裝及焊接:首先在中間管2外表面包扎隔熱材料和添加吸氫劑，然后將內(nèi)管3和中間管2的組合體牽引至外管I管內(nèi)，并在內(nèi)管3與中間管2組合體預(yù)留加工外螺紋的一端預(yù)留外螺紋長度后采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接該端，然后再將另外一端在管端處焊接在一起，對(duì)兩端焊縫進(jìn)行X射線探傷通過后進(jìn)行下一步；
[0023]5)外管I與中間管2環(huán)空處理:對(duì)外管I與中間管2環(huán)空進(jìn)行抽真空至10_2pa數(shù)量級(jí)，在真空狀態(tài)下進(jìn)行電阻焊封堵，使用著色探傷進(jìn)行檢測(cè)通過后進(jìn)行下一步；
[0024]6)視導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試:視導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.02ff/m.°C為合格產(chǎn)品，進(jìn)行下一步:
[0025]7)在中間管2兩端分別加工內(nèi)螺紋和外螺紋。
[0026]按SY/T5324-94標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的隔熱性能，結(jié)果見表1?？梢?，本發(fā)明隔熱油套管新管的隔熱性能均在D~E之間，使用兩年后視導(dǎo)熱系數(shù)變化不大，據(jù)此數(shù)據(jù)，可以推算，本發(fā)明預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的隔熱壽命可達(dá)8~10年。
[0027]表1制得的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管隔熱性能
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)應(yīng)力隔熱油套管，其特征在于:包括鋼制間隙套裝的外管(I)、中間管(2)和內(nèi)管(3)，其中中間管(2) —端加工內(nèi)螺紋，另一端加工外螺紋，中間管(2)加工內(nèi)螺紋的一端與外管(I)在管端處焊接、與內(nèi)管(3)在預(yù)留內(nèi)螺紋長度處焊接，中間管(2)加工外螺紋的一端與外管(I)在預(yù)留外螺紋長度處焊接，與內(nèi)管(3)在管端處焊接；外管(I)與中間管(2)構(gòu)成的環(huán)空中填充隔熱材料并抽真空形成第一隔熱層(4)，中間管⑵與內(nèi)管(3)的環(huán)空中抽真空后注入惰性氣體，形成第二隔熱層(5)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于采用以下步驟:1)外管(I)、中間管⑵和內(nèi)管⑶的預(yù)處理；2)內(nèi)管(3)與中間管(2)套裝及焊接；3)內(nèi)管(3)與中間管(2)環(huán)空處理；4)外管⑴與中間管(2)套裝及焊接；5)外管⑴與中間管(2)環(huán)空處理；6)視導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試；7)中間管(2)兩端加工螺紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟I)外管(I)、中間管(2)和內(nèi)管(3)的預(yù)處理包括:對(duì)中間管(2)進(jìn)行管端加厚，按照中間管(2)的配制尺寸下外管(I)和內(nèi)管(3)，并在中間管(2)和外管(I)上加工抽注孔(6)，用拋丸機(jī)對(duì)外管(I)的內(nèi)壁、內(nèi)管(3)的外壁以及中間管(2)的內(nèi)外壁進(jìn)行噴砂處理，最后將三層鋼管在除氣爐中加熱至380°C保溫3小時(shí)進(jìn)行除氣處理。
4.權(quán)利要求3所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，按照中間管(2)的配制尺寸下外管(I)和內(nèi)管(3)，其特征在于所下外管(I)的長度Ltjut和內(nèi)管(3)的長度Lin與中間管(2)的長度Lniid、中間管⑵的內(nèi)螺紋長度Lniidin、中間管⑵的外螺紋長度Lniidtjut之間的關(guān)系符合下列公式: T = T —T
j^out Mnid Mnidout
Lin 一 a (Lmid_Lmidin) 其中比例系數(shù)a的取值范圍為在0.997-0.999之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟2)內(nèi)管(3)與中間管(2)套裝及焊接方法為:將內(nèi)管(3)牽引至中間管(2)內(nèi)，并在中間管(2) —端預(yù)留內(nèi)螺紋加工長度后焊接該端，然后對(duì)內(nèi)管(3)進(jìn)行加熱，當(dāng)中間管(2)和內(nèi)管(3)的另一端平齊后將中間管(2)和內(nèi)管(3)的另一端在管端處焊接，兩端焊縫進(jìn)行X射線探傷通過后進(jìn)行下一步。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟3)內(nèi)管(3)與中間管(2)環(huán)空處理的方法是:對(duì)環(huán)空進(jìn)行抽真空至KT1Pa后回注惰性氣體，然后進(jìn)行電阻焊堵焊，使用著色探傷進(jìn)行檢測(cè)通過后進(jìn)行下一步。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟4)外管(I)與中間管(2)套裝及焊接方法是:首先在中間管(2)外表面包扎隔熱材料和添加吸氫劑，然后將內(nèi)管⑶和中間管⑵的組合體牽引至外管⑴管內(nèi)，并在內(nèi)管⑶與中間管⑵組合體預(yù)留加工外螺紋的一端預(yù)留外螺紋長度后采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接該端，然后再將另外一端在管端處焊接在一起，對(duì)兩端焊縫進(jìn)行X射線探傷通過后進(jìn)行下一步。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟5)外管(I)與中間管(2)環(huán)空處理的方法是:對(duì)外管(I)與中間管(2)環(huán)空進(jìn)行抽真空至10_2pa數(shù)量級(jí)，在真空狀態(tài)下進(jìn)行電阻焊封堵，使用著色探傷進(jìn)行檢測(cè)通過后進(jìn)行下一步。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟6)視導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為:視導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.02w/m.°C為合格產(chǎn)品，進(jìn)行下一步。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力隔熱油套管的制造方法，其特征在于步驟7)為中間管(2)兩端分別加工內(nèi)螺紋和外螺紋。`
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103850654SQ201410053107
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】謝甲偉, 宿行俊, 王淑斌, 王新國, 欒智勇, 翟勇, 殷鳳仕, 王加德, 李文剛 申請(qǐng)人:勝利油田孚瑞特石油裝備有限責(zé)任公司