CN101915064B

CN101915064B - 双金属复合管

Info

Publication number: CN101915064B
Application number: CN201010280533.1A
Authority: CN
Inventors: 谢凯意
Original assignee: Hengyang Valin Steel Tube Co Ltd
Current assignee: Hengyang Valin Steel Tube Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: CN101915064A

Abstract

本发明提供了一种双金属复合管。根据本发明的双金属复合管，包括内管和外管，内管由耐腐蚀材料制成，内管位于外管的内部，双金属复合管还包括连接部，连接部与外管通过螺纹相连接，内管与连接部相焊接。连接部与外管的连接采用螺纹连接形式的双金属复合管，避免了可能发生的异金属焊接造成的焊接强度下降，保证了油井管柱的连接性能；与此同时，耐腐蚀材料制成的内管，保证了管内腐蚀介质不接触外管，保证了双金属复合管使用的安全性。

Description

双金属复合管

技术领域

本发明涉及石油化工装置领域，更具体地，涉及一种双金属复合管。

背景技术

在我国塔里木、四川、长庆等地区的油气田开发过程中，存在着严重的腐蚀问题。油气井中含有H₂S、CO₂、Cl^-等腐蚀性介质，这些介质对管材具有很强的腐蚀性，不仅造成了巨大的经济损失，而且往往带来一些灾难性后果，如人员伤亡、停工停产和环境污染等。腐蚀给石油工业造成的事故经济损失很大。因此对使用的管材提出了更高的耐蚀要求。选用性能优良的管材是防止腐蚀事故的主要措施，但一般价格低廉的碳素钢管或低合金钢管的耐蚀性较差，而耐蚀性好的不锈钢、镍基合金、钛及钛合金等材料的价格高，为节约高价材料的用量，人们开始研究、制造和选用复合管材，包括双金属复合管。

现有的双金属复合管包括两层：外管为价格低廉的碳素钢管或低合金钢管，壁厚较大，主要承受外力或内压；内管采用价格昂贵但耐蚀性优良的不锈钢、或镍基合金、或钛及钛合金等耐腐蚀材料，壁厚较小，主要起耐腐蚀的作用。双金属复合管的外管保证除抗腐蚀性能以外的各项实物性能指标，内管保证抗腐蚀性能指标，这样可以使钢管用于腐蚀环境油气井时，在保证各项技术指标的前提下，达到大幅度降低成本的目的。

油气井中的油管管柱和套管管柱均是由多支油管和多支套管经接头连接而成，但是，双金属复合管的多根管路之间的连接成为双金属复合管使用于油气田开采领域中的一个难题。现有的技术是在外管两端焊接接头，接头为与内管相同的耐腐蚀材料，外管为碳素钢或者低合金钢。此种技术方案虽然解决了管路中的腐蚀介质接触到外管的问题，但是由于外管与接头的连接方式为异种金属焊接，其焊接性能难以满足油井管柱连接强度要求，安全性能很差，因此在油气田的井下油套管中几乎没有应用。

发明内容

本发明旨在提供一种既能保证管内腐蚀介质不接触外管、又能保证油井管柱的连接性能的双金属复合管。

根据本发明的一种双金属复合管，包括内管和外管，内管由耐腐蚀材料制成，内管位于外管的内部，双金属复合管还包括连接部，连接部与外管通过螺纹相连接，内管与连接部相焊接。

进一步地，连接部由耐腐蚀材料制成。

进一步地，外管由碳素钢或者低合金钢制成。

进一步地，外管的两端的外壁上具有螺纹。

进一步地，连接部包括第一接头，第一接头位于外管的一端，连接部还包括第二接头，第二接头位于外管的另一端。

进一步地，连接部包括第一接头，第一接头位于外管的两端，连接部还包括第二接头，第二接头与外管的一端的第一接头通过螺纹相连接。

进一步地，第一接头为管状接头，包括内壁上具有螺纹的第一段，以及除第一段之外的第一接头的第二段，第二段的外壁上具有螺纹。

进一步地，第一接头的第二段的内直径等于外管的内直径。

进一步地，内管延伸跨越第一接头与外管之间的接缝，并焊接于第一接头的不具有螺纹部分的内壁上。

进一步地，第二接头为管状接头，其两端的内壁上具有螺纹。

进一步地，第二接头的内壁上具有环形的突起部，突起部的内直径等于外管的内直径，突起部位于第二接头两端的内壁上的螺纹之间。

进一步地，内管延伸跨越第二接头与外管之间的接缝，并焊接于突起部的内壁上。

采用本发明的双金属复合管，包括内管和外管，内管由耐腐蚀材料制成，双金属复合管还包括连接部，连接部与外管通过螺纹相连接，内管与连接部相焊接。连接部与外管的连接采用螺纹连接形式的双金属复合管，避免了可能发生的异金属焊接造成的焊接强度下降，保证了油井管柱的连接性能，使得本发明的双金属复合管可以按常规油套管下井工艺操作；与此同时，耐腐蚀材料制成的内管，保证了管内腐蚀介质不接触外管，保证了双金属复合管使用的安全性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的双金属复合管的一个实施例的结构示意图；

图2是根据本发明的双金属复合管的另一个实施例的结构示意图；

图3是根据本发明的双金属复合管的第一接头的结构示意图；以及

图4是根据本发明的双金属复合管的第二接头的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1和图2所示的根据本发明的一种双金属复合管，包括内管10和外管20，内管10由耐腐蚀材料制成，内管10位于外管20的内部，双金属复合管还包括连接部30，连接部30与外管20通过螺纹相连接，内管10与连接部30相焊接。

双金属复合管的连接部30与外管20的连接采用螺纹连接形式，避免了可能发生的异金属焊接造成的焊接强度下降，保证了油井管柱的连接强度和连接性能，使得双金属复合管可以按常规油套管下井工艺操作；与此同时，耐腐蚀材料制成的内管10，在油气井中有腐蚀性介质存在时，能保证在内管10中的腐蚀介质不接触外管20，保证了双金属复合管使用的安全性。内管10与连接部30相焊接，使得内管10与连接部30连接在一起。内管10为薄壁平端管，将内管10放置在外管20内后，借助外力使内管10扩大变形并紧贴外管20及连接部30的内壁，内管10的两端分别与外管10两端的连接部30的内壁进行密封焊接，将内管10中的腐蚀介质与外管20完全隔离，防止外管20受到腐蚀。

优选地，连接部30由耐腐蚀材料制成。外管20由碳素钢或者低合金钢制成。

连接部30由厚壁管加工而成，连接部30由耐腐蚀材料制成。优选地，连接部30与内管10采用相同的材质，具有良好的耐腐蚀性能和与内管10相匹配的焊接性能，避免了内管10与连接部30在焊接时的造成异金属焊接，保证了二者的连接强度和焊缝密封安全性能。或者，连接部30也可以采用与内管10同类的能与内管10良好焊接的耐腐蚀材料制成。外管20是碳素钢或者低合金钢，其外径一般为60.3mm至508mm，厚度为4mm至20mm，壁厚较大，在使用过程中主要用于承受外力或内压；与之相匹配的，内管10是耐腐蚀材料，内管10的材质为不锈钢、镍基合金、钛及钛合金或其他耐蚀性材料，厚度为1mm至4mm，壁厚较小。内管10紧贴外管20和接头30的内壁，主要起抗腐蚀作用。外管20采用普通的碳素钢或者低合金钢，保证了双金属复合管的造价的低廉；内管10和连接部30采用耐腐蚀材料，虽然材料的价格较高，但是由于内管10的壁厚较小，连接部30长度很短，在起到耐腐蚀作用的同时，也避免了双金属复合管的成本过高。因此，本发明的双金属复合管，在保证各项性能指标的前提下，将成本限制在合理的范围内，有利于双金属复合管在油气田开发中的推广和使用。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，外管20的两端的外壁上具有螺纹。连接部30包括第一接头31，第一接头31位于外管20的一端，连接部30还包括第二接头32，第二接头32位于外管20的另一端。

在本实施例中，外管20的两端的外壁上具有螺纹，即外管20设计为两端加工公螺纹，外管20两端的公螺纹分别与第一接头31和第二接头32上的母螺纹相连接。通过第一接头31和第二接头32，从而将多根双金属复合管连接在一起，以达到油气田开采需要的管柱的长度。

如图3所示，第一接头31为管状接头，包括内壁上具有螺纹的第一段，以及除第一段之外的第一接头31的第二段，第二段的外壁上具有螺纹。第一接头31的第二段的内直径等于外管20的内直径。

第一接头31一端为母螺纹，另一端为公螺纹；第一接头31为管状接头，其内孔的一部分的内壁上具有螺纹，此部分为第一接头31的第一段，其余部分为第一接头31的第二段，其外壁的一部分之上具有螺纹，第一接头31的第二段的内孔的内直径与外管20的内孔的内直径的尺寸相同。如图1所示，第一接头31一端的母螺纹与外管20一端的公螺纹配合连接，内壁上不具有螺纹的部分的内直径等于外管20的内直径。另外，第一接头31的第一段上的母螺纹与外管20一端的公螺纹配合连接，第一接头31的第二段上的公螺纹与另一根双金属复合管一端的第二接头32一端的母螺纹配合连接，依次类推，从而将多根双金属复合管连接在一起。

在本实施例中，内管10延伸跨越第一接头31与外管20之间的接缝，并焊接于第一接头31的不具有螺纹部分的内壁上。

由于第一接头31的内壁上不具有螺纹的部分的内直径等于外管20的内直径，因此，第一接头31与外管20连接后，管路内壁平滑没有突起。如图1所示，内管10延伸跨越第一接头31与外管20的接缝，并将接缝遮挡住，防止内管10内的腐蚀介质进入第一接头31与外管20形成的接缝处并腐蚀外管20。内管10焊接于第一接头31的不与外管20连接的一端的端部的内壁上，由于是同金属焊接，因此焊接性能很好，保证内管10与第一接头31的连接强度和焊缝密封性能。另外，由于焊缝位于第一接头31的不与外管20连接的一端的端部的外边缘，即使第一接头31的内管径的直径较小，也可以满足焊接条件进行焊接。

如图3所示，第一接头31的内壁中具有螺纹的部分比不具有螺纹的部分的内直径大，两部分的过渡处具有一个环形抬肩。如图1所示，外管20与第一接头31连接时，外管20的末端顶在第一接头31的环形抬肩处，在螺纹拧紧之后，可起到拧紧定位作用，防止外管20和第一接头31的连接在下井作业中可能出现的螺纹拧过预定位置的“过拧现象”，从而防止内管10与第一接头31的焊缝出现开裂。

如图4所示，第二接头32为管状接头，其两端的内壁上具有螺纹。第二接头32的内壁上具有环形的突起部321，突起部321的内直径等于外管20的内直径，突起部321位于第二接头32两端的内壁上的螺纹之间。

第二接头32为管状接头，其两端的内壁上具有螺纹，即其两端均为母螺纹。第二接头32的母螺纹与外管20端部的公螺纹配合连接。如图1所示，第二接头32的内壁上的母螺纹与外管20一端的公螺纹配合连接，将第二接头32与外管20连接在一起，第二接头32的内壁上的另一端的母螺纹与另一支双金属复合管上的第一接头31的公螺纹过盈配合连接，将多根双金属复合管连接在一起。第二接头32的内壁上具有环形的突起部321，突起部321的内直径等于外管20的内直径，以保证连接后的多根双金属复合管内壁的平滑。

在本实施例中，内管10延伸跨越第二接头32与外管20之间的接缝，并焊接于突起部321的内壁上。

由于突起部321的内直径等于外管20的内直径，因此，第二接头32与外管20连接后，管路内壁平滑没有突起。如图1所示，内管10延伸跨越第二接头32与外管20之间的接缝，并将接缝遮挡住，防止内管10内的腐蚀介质进入第二接头32与外管20形成的接缝处并腐蚀外管20。内管10焊接于第二接头32的突起部321的内壁上，由于是同金属焊接，因此焊接性能很好，保证内管10与第二接头32的连接强度和焊缝密封性能。

如图4所示，第二接头32的环形突起部321的两侧同与之相连的螺纹处均形成环形抬肩。如图1所示，外管20与第二接头32连接时，外管20的端部顶在第二接头32的环形抬肩处，在螺纹拧紧之后，可起到拧紧定位作用，防止外管20和第二接头32的连接在下井作业中可能出现的螺纹拧过预定位置的“过拧现象”，从而防止内管10与第二接头32的焊缝出现开裂。

本实施例的制造技术方案如下：

1、外管20的内孔尺寸与第一接头31和第二接头32的内孔尺寸相同，比内管10的外径大1mm至4mm；

2、清洗外管20的内孔和内管10的外表面，除去油污及氧化物；

3、外管20的两端加工螺纹；

4、第一接头31和第二接头32加工螺纹并螺纹表面处理；

5、外管20与连接部30机械拧紧螺纹，即在外管20一端拧紧第一接头31，在外管20另一端拧紧第二接头32；

6、将内管10插入两端带有接头的外管20中；

7、内管10的两端与两个接头的内壁进行密封焊接；

8、用密封圈在两端接头处进行密封，对内管10施加液压力胀大，使内管10外壁与外管20和接头内壁紧贴复合，液压力根据外管20和内管10的外径、厚度和材料的强度等级而定。

根据本发明的另一个实施例，如图2所示，连接部30包括第一接头31，第一接头31位于外管20的两端，连接部30还包括第二接头32，第二接头32与外管20的一端的第一接头31通过螺纹相连接。

本实施例中的第一接头31和第二接头32的结构均与前述实施例中相同，在此不再加以详述。由于内管10焊接于第二接头32的突起部321，而第二接头32的突起部321的两端均具有延伸出的具有内螺纹的部分，因此，当与外管20相配合的第二接头32的内直径较小时(如油管复合管)，常规的焊接方式无法完成内管10与突起部321的焊接。因此，在外管20直径较小时，在本实施例中，如图2所示，外管20的两端均连接第一接头31，将内管10焊接于第一接头31的不与外管20连接的一端的靠近外边缘的内壁上。再将第二接头32的一端与第一接头31的另一端通过螺纹连接，将第二接头32的另一端与另一根双金属复合管的一端的第一接头31相连接，依次类推，通过第一接头31和第二接头32的合理布置，从而完成连接部30对多根双金属复合管的连接。由于第二接头32整体均由耐腐蚀材料制成，因此本发明在保证连接性能的同时，也能满足耐腐蚀的要求。

本实施例的制造技术方案如下：

3、外管20的两端加工螺纹；

4、第一接头31和第二接头32加工螺纹并螺纹表面处理；

5、外管20与连接部30机械拧紧螺纹，即在外管20两端拧紧第一接头31；

6、将内管10插入两端带有接头的外管20中；

7、内管10的两端与两个接头的内壁进行密封焊接；

8、用密封圈在两端接头处进行密封，对内管10施加液压力胀大，使内管10外壁与外管20和接头内壁紧贴复合，液压力根据外管20和内管10的外径、厚度和材料的强度等级而定；

9、第二接头32与第一接头31机械拧紧螺纹。

本发明的双金属复合管一般用于油气田的井下开采，而且，由于其造价的合理性，同样也可以用于油气的输送中作为油气输送管道而使用。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：

本发明的双金属复合管，包括内管和外管，内管由耐腐蚀材料制成，内管位于外管的内部，双金属复合管还包括连接部，连接部与外管通过螺纹相连接，内管与连接部相焊接。连接部与外管的连接采用螺纹连接形式的双金属复合管，避免了可能发生的异金属焊接造成的焊接强度下降，保证了油井管柱的连接性能；耐腐蚀材料制成的内管，保证了管内腐蚀介质不接触外管，保证了双金属复合管使用的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种双金属复合管，包括内管(10)和外管(20)，其特征在于，所述内管(10)由耐腐蚀材料制成，所述内管(10)位于所述外管(20)的内部，所述外管具有公螺纹，所述双金属复合管还包括连接部(30)，所述连接部具有母螺纹，所述连接部(30)与所述外管(20)通过所述公螺纹和母螺纹相连接，所述内管(10)与所述连接部(30)相焊接，所述内管紧贴所述外管和所述连接部的内壁。

2.根据权利要求1所述的双金属复合管，其特征在于，所述连接部(30)由耐腐蚀材料制成。

3.根据权利要求2所述的双金属复合管，其特征在于，所述外管(20)由碳素钢或者低合金钢制成。

4.根据权利要求2所述的双金属复合管，其特征在于，所述外管(20)的两端的外壁上具有螺纹。

5.根据权利要求4所述的双金属复合管，其特征在于，所述连接部(30)包括第一接头(31)，所述第一接头(31)位于所述外管(20)的一端，所述连接部(30)还包括第二接头(32)，所述第二接头(32)位于所述外管(20)的另一端。

6.根据权利要求4所述的双金属复合管，其特征在于，所述连接部(30)包括第一接头(31)，所述第一接头(31)位于所述外管(20)的两端，所述连接部(30)还包括第二接头(32)，所述第二接头(32)与所述外管(20)的一端的第一接头(31)通过螺纹相连接。

7.根据权利要求5或6所述的双金属复合管，其特征在于，所述第一接头(31)为管状接头，包括内壁上具有螺纹的第一段，以及除所述第一段之外的所述第一接头(31)的第二段，所述第二段的外壁上具有螺纹。

8.根据权利要求7所述的双金属复合管，其特征在于，所述第一接头(31)的所述第二段的内直径等于所述外管(20)的内直径。

9.根据权利要求8所述的双金属复合管，其特征在于，所述内管(10)延伸跨越所述第一接头(31)与所述外管(20)之间的接缝，并焊接于所述第一接头(31)的不具有螺纹部分的内壁上。

10.根据权利要求5或6所述的双金属复合管，其特征在于，所述第二接头(32)为管状接头，其两端的内壁上具有螺纹。

11.根据权利要求10所述的双金属复合管，其特征在于，所述第二接头(32)的内壁上具有环形的突起部(321)，所述突起部(321)的内直径等于所述外管(20)的内直径，所述突起部(321)位于所述第二接头(32)两端的内壁上的螺纹之间。

12.根据权利要求11所述的双金属复合管，其特征在于，所述内管(10)延伸跨越所述第二接头(32)与所述外管(20)之间的接缝，并焊接于所述突起部(321)的内壁上。