CN103850654B - 预应力隔热油套管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预应力隔热油套管的制造方法，预应力隔热油套管包括间隙套装的外管、中间管和内管，其中中间管一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，中间管加工内螺纹的一端与外管在管端处焊接、与内管在预留内螺纹长度处焊接，中间管加工外螺纹的一端与外管在预留外螺纹长度处焊接，与内管在管端处焊接；外管与中间管构成的环空中填充隔热材料并抽真空形成第一隔热层，中间管与内管的环空中抽真空后注入惰性气体，形成第二隔热层；其制造步骤依次为：三管的预处理、内管与中间管套装及焊接、内管与中间管环空处理、外管与中间管套装及焊接、外管与中间管环空处理、视导热系数测试和中间管两端加工螺纹。本发明具有三层钢管和双层隔热结构，工作性能优良。

Description

预应力隔热油套管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种预应力隔热油套管的制造方法，具体涉及一种石油工业中稠油热采作业的注汽、采油工具及其制造方法，属于石油开采技术领域
背景技术
随着石油开采工业的不断发展和石油消耗量的不断增加，开采稠油已经成为国内外石油公司的主要产量来源，而稠油开采通常采取蒸汽吞吐和蒸汽驱两种工艺，而这两种工艺均需使用隔热油管和套管作为注汽采油工具。目前的隔热油管均依据或参照中国专利(申请号97115719.7)公开的一种《真空隔热油管及其制造工艺》进行生产，产品由接箍、隔热衬套、衬管、外管、内管、隔热层、扶正块、吸氢剂等组成，其中隔热层结构为：内管多层铝箔、玻璃丝网间隔缠绕，环空抽真空，并添加吸氢剂，该种制造工艺生产的隔热油套管视导热系数较好，在保护油井套管、降低井筒热损失、提升注采效果方面起到了积极的作用，但是因为隔热油管环空中“负压”和钢材“氢渗”现象的存在，隔热油管在下井注汽采油2年左右或者15个注汽周期后隔热性能明显衰减，严重影响了隔热油管的使用寿命，同时接箍连接处热损失严重，引起该处固井套管出现套损现象，因此造成经济效益的巨大浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、隔热性能温度、工作性能优良的预应力隔热油套管的制造方法。其技术方案为：
一种预应力隔热油套管的制造方法，其中预应力隔热油套管包括钢制间隙套装的外管、中间管和内管，中间管一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，中间管加工内螺纹的一端与外管在管端处焊接、与内管在预留内螺纹长度处焊接，中间管加工外螺纹的一端与外管在预留外螺纹长度处焊接，与内管在管端处焊接；外管与中间管构成的环空中填充隔热材料并抽真空形成第一隔热层，中间管与内管的环空中抽真空后注入惰性气体，形成第二隔热层；其特征在于采用以下步骤：1)外管、中间管和内管的预处理；2)内管与中间管套装及焊接；3)内管与中间管环空处理；4)外管与中间管套装及焊接；5)外管与中间管环空处理；6)视导热系数测试；7)中间管两端加工螺纹；其中：
步骤1)中外管、中间管和内管的预处理包括：对中间管进行管端加厚，按照中间管的配制尺寸下外管和内管，并在中间管和外管上加工抽注孔，用抛丸机对外管的内壁、内管的外壁以及中间管的内外壁进行喷砂处理，最后将三层钢管在除气炉中加热至380℃保温3小时进行除气处理；按照中间管(2)的配制尺寸下外管(1)和内管(3)，所下外管的长度Lout和内管的长度Lin与中间管的长度Lmid、中间管的内螺纹长度Lmidin、中间管的外螺纹长度Lmidout之间的关系符合下列公式：Lout＝Lmid-Lmidout，Lin＝a(Lmid-Lmidin)，其中比例系数a的取值范围为在0.997-0.999之间。步骤2)中内管与中间管套装及焊接方法为：将内管牵引至中间管内，并在中间管一端预留内螺纹加工长度后焊接该端，然后然后对内管进行加热，当中间管和内管的另一端平齐后将将中间管和内管的另一端在管端处焊接，两端焊缝进行X射线探伤通过后进行下一步；步骤3)中内管与中间管环空处理的方法是：对环空进行抽真空至10-1Pa后回注惰性气体，然后进行电阻焊堵焊，使用着色探伤进行检测通过后进行下一步；步骤4)中外管与中间管套装及焊接方法是：首先在中间管外表面包扎隔热材料和添加吸氢剂，然后将内管和中间管的组合体牵引至外管管内，并在内管与中间管组合体预留加工外螺纹的一端预留外螺纹长度后采用二氧化碳气体保护焊焊接该端，然后再将另外一端在管端处焊接在一起，对两端焊缝进行X射线探伤通过后进行下一步；步骤5)中外管与中间管环空处理的方法是：对外管与中间管环空进行抽真空至10-2Pa数量级，在真空状态下进行电阻焊封堵，使用着色探伤进行检测通过后进行下一步；步骤6)中视导热系数测试标准为：视导热系数不大于0.02w/m·℃为合格产品，进行下一步；步骤7)为在中间管两端分别加工内螺纹和外螺纹。
本发明与现有技术相比，其优点是：
1)具有双层隔热层，极大地提升了产品的隔热性能；
2)在内管与中间管的环空中注入惰性气体减缓了“氢渗”现象，延长了隔热寿命；
3)在连接处为双层结构，彻底解决了该处的热损失问题，其隔热性能由目前的A～E级提升为D～E级，连接处热损失由原来占管柱总热损失的70％降低为10％，据推算，本发明预应力隔热油套管的隔热寿命可由目前的2年延长至8～10年；
4)解决了连接处的套损问题；
5)内径统一，连接处无紊流。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、外管2、中间管3、内管4、第一隔热层5、第二隔热层6、抽注孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
在图1所示的实施例中：包括钢制间隙套装的外管1、中间管2和内管3，其中中间管2一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，中间管2加工内螺纹的一端与外管1在管端处焊接、与内管3在预留内螺纹长度处焊接，中间管2加工外螺纹的一端与外管1在预留外螺纹长度处焊接，与内管3在管端处焊接；外管1与中间管2构成的环空中填充隔热材料并抽真空形成第一隔热层4，中间管2与内管3的环空中抽真空后注入惰性气体，形成第二隔热层5。
其制造方法采用以下步骤：
1)外管1、中间管2和内管3的预处理：对中间管2进行管端加厚，按照中间管2的配制尺寸下外管1和内管3，并在中间管2和外管1上加工抽注孔6，用抛丸机对外管1的内壁、内管3的外壁以及中间管2的内外壁进行喷砂处理，最后将三层钢管在除气炉中加热至380℃保温3小时进行除气处理；下外管1和内管3时按照中间管2的配制尺寸，设所下外管1的长度Lout和内管3的长度Lin与中间管2的长度Lmid、中间管2的内螺纹长度Lmidin、中间管2的外螺纹长度Lmidout之间的关系符合下列公式：Lout＝Lmid-Lmidout，Lin＝a(Lmid-Lmidin)，其中比例系数a的取值见表1，中间管Lmid长度为10000mm，内螺纹长度Lmidin和外螺纹长度Lmidout均为100mm。
2)内管3与中间管2套装及焊接：将内管3牵引至中间管2内，并在中间管2一端预留内螺纹加工长度后焊接该端，然后将中间管2和内管3的另一端在管端处焊接，两端焊缝进行X射线探伤通过后进行下一步；
3)内管3与中间管2环空处理：对环空进行抽真空至10-1Pa后回注惰性气体，然后进行电阻焊堵焊，使用着色探伤进行检测通过后进行下一步；
4)外管1与中间管2套装及焊接：首先在中间管2外表面包扎隔热材料和添加吸氢剂，然后将内管3和中间管2的组合体牵引至外管1管内，并在内管3与中间管2组合体预留加工外螺纹的一端预留外螺纹长度后采用二氧化碳气体保护焊焊接该端，然后再将另外一端在管端处焊接在一起，对两端焊缝进行X射线探伤通过后进行下一步；
5)外管1与中间管2环空处理：对外管1与中间管2环空进行抽真空至10-2Pa数量级，在真空状态下进行电阻焊封堵，使用着色探伤进行检测通过后进行下一步；
6)视导热系数测试：视导热系数不大于0.02W/m·℃为合格产品，进行下一步；
7)在中间管2两端分别加工内螺纹和外螺纹。
按SY/T5324-94标准测试预应力隔热油套管的隔热性能，结果见表1。可见，本发明隔热油套管新管的隔热性能均在D～E之间，使用两年后视导热系数变化不大，据此数据，可以推算，本发明预应力隔热油套管的隔热寿命可达8～10年。
表1制得的预应力隔热油套管隔热性能

Claims (1)

1.一种预应力隔热油套管的制造方法，其中预应力隔热油套管包括钢制间隙套装的外管(1)、中间管(2)和内管(3)，中间管(2)一端加工内螺纹，另一端加工外螺纹，中间管(2)加工内螺纹的一端与外管(1)在管端处焊接、与内管(3)在预留内螺纹长度处焊接，中间管(2)加工外螺纹的一端与外管(1)在预留外螺纹长度处焊接，与内管(3)在管端处焊接；外管(1)与中间管(2)构成的环空中填充隔热材料并抽真空形成第一隔热层(4)，中间管(2)与内管(3)的环空中抽真空后注入惰性气体，形成第二隔热层(5)；其特征在于采用以下步骤：1)外管(1)、中间管(2)和内管(3)的预处理；2)内管(3)与中间管(2)套装及焊接；3)内管(3)与中间管(2)环空处理；4)外管(1)与中间管(2)套装及焊接；5)外管(1)与中间管(2)环空处理；6)视导热系数测试；7)中间管(2)两端加工螺纹；其中：
步骤1)外管(1)、中间管(2)和内管(3)的预处理包括：对中间管(2)进行管端加厚，按照中间管(2)的配制尺寸下外管(1)和内管(3)，并在中间管(2)和外管(1)上加工抽注孔(6)，用抛丸机对外管(1)的内壁、内管(3)的外壁以及中间管(2)的内外壁进行喷砂处理，最后将三层钢管在除气炉中加热至380℃保温3小时进行除气处理；
按照中间管(2)的配制尺寸下外管(1)和内管(3)，所下外管(1)的长度Lout和内管(3)的长度Lin与中间管(2)的长度Lmid、中间管(2)的内螺纹长度Lmidin、中间管(2)的外螺纹长度Lmidout之间的关系符合下列公式：
Lout＝Lmid-Lmidout
Lin＝a(Lmid-Lmidin)
其中比例系数a的取值范围为在0.997-0.999之间；
步骤2)内管(3)与中间管(2)套装及焊接方法为：将内管(3)牵引至中间管(2)内，并在中间管(2)一端预留内螺纹加工长度后焊接该端，然后对内管(3)进行加热，当中间管(2)和内管(3)的另一端平齐后将中间管(2)和内管(3)的另一端在管端处焊接，两端焊缝进行X射线探伤通过后进行下一步；
步骤3)内管(3)与中间管(2)环空处理的方法是：对环空进行抽真空至10-1Pa后回注惰性气体，然后进行电阻焊堵焊，使用着色探伤进行检测通过后进行下一步；
步骤4)外管(1)与中间管(2)套装及焊接方法是：首先在中间管(2)外表面包扎隔热材料和添加吸氢剂，然后将内管(3)和中间管(2)的组合体牵引至外管(1)管内，并在内管(3)与中间管(2)组合体预留加工外螺纹的一端预留外螺纹长度后采用二氧化碳气体保护焊焊接该端，然后再将另外一端在管端处焊接在一起，对两端焊缝进行X射线探伤通过后进行下一步；
步骤5)外管(1)与中间管(2)环空处理的方法是：对外管(1)与中间管(2)环空进行抽真空至10-2Pa数量级，在真空状态下进行电阻焊封堵，使用着色探伤进行检测通过后进行下一步；
步骤6)视导热系数测试标准为：视导热系数不大于0.02w/m·℃为合格产品，进行下一步；
步骤7)为中间管(2)两端分别加工内螺纹和外螺纹。
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