CN103075111A - 一种具有不同强度区段的连续油管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有不同强度区段的连续油管及其制造方法，所述连续油管在长度方向上至少具有两段不同强度的区段，且两段不同强度的区段外径和壁厚相同。本发明根据油气井的深度和对连续油管的强度要求，设计出连续油管沿长度方向的强度分布，并通过不同强度的钢带对接或采用不同的热处理工艺实现了连续油管强度沿长度方向渐变，使靠近井口位置的连续油管具有较高强度，且连续油管强度沿井深方向逐渐降低，在增加下井深度的同时降低了成本，提高连续油管作业安全性，避免易在靠近井口位置断裂导致连续油管落井事故发生。

Description

一种具有不同强度区段的连续油管及其制造方法
技术领域
本发明涉及石油天然气管材技术领域，具体涉及一种具有不同强度区段的连续油管及其制造方法。 
背景技术
连续油管（CT）也称柔性管、盘管，是一种单根长度在几百米到上万米、没有接箍连接的石油管柱，其管径一般为20－89mm，通过卷筒盘绕起来以便于储运。连续油管在作业时，需要从卷筒上导出，并通过导向拱（鹅颈）和注入头进入并悬挂在井筒中作业；作业完成后可从井筒中起出，重新缠绕到卷筒上以备下次使用。连续油管一般采用低碳微合金材料制造。普通连续油管制造时，是将等强度的同一种板材通过焊接连接成长度达几千米的单根钢带以后，对其进行连续成型、焊接和去应力处理后，最终形成所需长度的连续油管。由于连续油管作业井深一般在2000米到7000米之间，对一定强度的连续油管，随着下井深度的增加，靠近井口的管柱因为自身重量的增加将承受更大的拉伸载荷，使管柱易于在靠近井口位置断裂，从而限制了连续油管的下入深度。也就是说，当连续油管强度一定时，作业时下入的深度也是有限的。如CT80钢级、规格为φ31.8×2.77mm的连续油管，最小屈服强度为552MPa，最小抗拉强度为621MPa，密度为7853kg/m3，管体屈服载荷为13403kg。考虑到作业时的内压、提升力等因素的影响，并设定安全余量，一般最大下入井深不超过 3800m。当在大于3800米的深井或超深井中使用时，其安全性是无法保证的。提高连续油管整体强度是增大作业深度的有效措施，但通常也伴随着成本的增加和其他工艺性能的降低。 
发明内容
本发明的目的是提供一种具有不同强度区段的连续油管及其制造方法，使连续油管在外径和壁厚不变的情况下，实现在长度方向上强度的改变，从而提高连续油管的作业深度和作业安全性。 
本发明采取的技术方案是：所述连续油管在长度方向上至少具有两段不同强度的区段，且两段不同强度的区段外径和壁厚相同。 
所述连续油管强度沿长度方向渐变，强度变化范围是483MPa～621MPa，或552MPa～689MPa，或621MPa～758MPa。 
所述连续油管直径为25.4mm～88.9mm，壁厚为1.9mm～7.6mm。 
制造方法一：首先将不同强度的等壁厚钢带首尾对接焊接后将钢带接长，并对所述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当；然后将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用直缝焊接工艺进行焊接成型并经热处理后缠绕至卷筒上。 
所述钢带接长后的强度沿长度方向渐变，强度变化范围是483MPa～621MPa，或552MPa～689MPa，或621MPa～758MPa。 
所述连续油管直径为25.4mm～88.9mm，壁厚为1.9mm～7.6mm。 
制造方法二：首先将等强度、等壁厚钢带首尾对接焊接后将钢带接长，并对所述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当；然后将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管 状，并采用直缝焊接工艺进行焊接成型，最后对成型管体通过不同的热处理工艺使其具有不同的强度区段。 
所述成型管体通过不同的热处理工艺后的强度沿长度方向渐变，强度变化范围是483MPa～621MPa，或552MPa～689MPa，或621MPa～758MPa。所述连续油管直径为25.4mm～88.9mm，壁厚为1.9mm～7.6mm。 
本发明与现有技术相比具有的优点和效果： 
1、本发明在连续油管外径和壁厚不变的情况下，实现了在长度方向上的强度改变，使连续油管在长度方向上具有多个不同强度的区段，从而提高连续油管的作业深度和作业安全性。 
2、本发明根据油气井的深度和对连续油管的强度要求，设计出连续油管沿长度方向的强度分布，并通过不同强度的钢带对接或采用不同的热处理工艺实现了连续油管强度沿长度方向渐变，使靠近井口位置的连续油管具有较高强度，且连续油管强度沿井深方向逐渐降低，在增加下井深度的同时降低了成本，提高连续油管作业安全性，避免易在靠近井口位置断裂导致连续油管落井事故发生。 
附图说明
图1为本发明结构示意图，图2为本发明接长钢带结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图1-2详细描述本发明的实施例。 
实施例1：通过不同强度的钢带对接制备长度5400米、规格φ31.8×2.77mm、具有三段不同强度区段的连续油管。 
第一步：根据油气井的深度和对连续油管的强度要求，设计出连续油管沿长度方向的强度分布，再根据设计强度分布确定三段不同强度区段分别是井口高强度段689MPa×600米，中间过渡段621MPa×600米，井下段552M Pa×4200米。 
第二步：将宽度和壁厚相同（99.8×2.77mm）、强度分别为689MPa、621MPa、552MPa的微合金钢带进行对接。先将一条长度为600米、强度为689MPa的钢带Ⅰ和另一条长度为600米、强度为621MPa的钢带Ⅱ首尾对焊连接，然后将七条长度为600米、强度为552MPa的钢带Ⅲ依次首尾对焊连接后再与强度为621MPa的钢带Ⅱ的尾端对焊连接，形成总长度为5400米、强度由689MPa到621MPa到552MPa的一条钢带。并对所述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当； 
第三步：将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用ERW高频直缝焊接工艺进行连续成型焊接并经热处理后缠绕至卷筒上，形成强度由689MPa到621MPa到552MPa沿长度方向渐变的、规格为φ31.8×2.77mm、长度可达5400米、具有三段不同强度区段的连续油管。适合于4000米到5000米井深作业。 
实施例2： 
第一步：通过TMCP工艺制造出强度为570MPa、长度650米、厚度3.18mm的低碳微合金钢卷板，将其纵剪并接长后通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用ERW高频直缝焊接工艺进行连续成型焊接制成管体。 
第二步：根据油气井的深度和对连续油管的强度要求，设计出连续油管沿长度方向的强度分布，再根据设计强度分布确定连续油管在长度方向上的不同强度区段。 
第三步：通过调整在线热处理工艺参数使成型管体通过不同的热处理工艺具有不同的强度区段，得到强度由483MPa～621MPa、沿长度方向渐变的连续油管。其中强度为483MPa时，热处理参数为：管体加热温度790℃，水冷温度470℃；强度为552MPa时，热处理参数为：管体加热温度710℃，水冷温度450℃；强度为621MPa时，热处理参数为：管体加热温度650℃，水冷温度450℃。 

Claims (8)

1.一种具有不同强度区段的连续油管，其特征是：所述连续油管在长度方向上至少具有两段不同强度的区段，且两段不同强度的区段外径和壁厚相同。
2.根据权利要求1所述的具有不同强度区段的连续油管，其特征是：所述连续油管强度沿长度方向渐变，强度变化范围是483MPa~621MPa，或552MPa~689MPa，或621MPa~758MPa。
3.根据权利要求1或2所述的具有不同强度区段的连续油管，其特征是：所述连续油管直径为25.4mm～88.9mm，壁厚为1.9mm～7.6mm。
4.一种具有不同强度区段的连续油管的制造方法，其特征是：首先将不同强度的等壁厚钢带首尾对接焊接后将钢带接长，并对所述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当；然后将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用直缝焊接工艺进行焊接成型并经热处理后缠绕至卷筒上。
5.根据权利要求4所述的具有不同强度区段的连续油管的制造方法，其特征是：所述钢带接长后的强度沿长度方向渐变，强度变化范围是483MPa~621MPa，或552MPa~689MPa，或621MPa~758MPa。
6.一种具有不同强度区段的连续油管的制造方法，其特征是：首先将等强度、等壁厚钢带首尾对接焊接后将钢带接长，并对所述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当；然后将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用直缝焊接工艺进行焊接成型，最后对成型管体通过不同的热处理工艺使其具有不同的强度区段。
7.根据权利要求6所述的具有不同强度区段的连续油管的制造方法，其特征是：所述成型管体通过不同热处理工艺后的强度沿长度方向渐变，强度变化范围是483MPa~621MPa，或552MPa~689MPa，或621MPa~758MPa。
8.根据权利要求4或5或6或7所述的具有不同强度区段的连续油管的制造方法，其特征是：所述连续油管直径为25.4mm～88.9mm，壁厚为1.9mm～7.6mm。
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