CN107313724A - 一种冶金式复合油井管及其制造方法 - Google Patents

一种冶金式复合油井管及其制造方法 Download PDF

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王斌
杜卫峰
田卫平
魏帆
王剑
李华军
郭江涛
赵东
李晓峰
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Abstract

本发明公开了一种冶金式复合油井管，包括外管，外管内套设有耐蚀合金衬管，耐蚀合金衬管与外管之间设有钎焊层；外管包括油管，油管的端部采用摩擦焊接的方式连接有耐蚀合金环，油管及耐蚀合金环均套在钎焊层外表面上。本发明是先在油管管端用摩擦焊的方法焊接一节双相钢的耐蚀合金环，耐蚀合金环采用双相钢环，其目的是保证钢环的强度与油管的强度匹配，使得管体性能一致，然后在衬层外壁缠绕镍基钎料，进行基衬装配、复合及整管钎焊。本发明制造方法简单，条件可控，适合工业化生产。

Description

一种冶金式复合油井管及其制造方法
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种冶金式复合油井管，本发明还涉及该冶金式复合油井管的制造方法。
背景技术
现有技术存在以下的局限性：一方面是在苛刻的井下环境时采用纯材的耐蚀合金管，该方法的局限性是使用成本高；另一方面是采用机械结合复合管，同时在管端堆焊与基管同壁厚的耐蚀合金层，该方法有两方面的局限性，一是管端堆焊实现难度较大，因为井下用复合管衬层厚度一般在1mm左右，基层后厚度一般在6mm左右，在1mm的管子上堆焊6mm厚的堆焊层时， 1mm厚衬层变形严重且成型不好，此外在根部堆焊过程中容易将基层的有害元素稀释到衬层中，降低衬层的耐蚀性能；另一方面是机械结合复合管在井下应用时容易发生衬层脱层，影响管体使用寿命，增加运行成本。申请号为2009203084215的实用新型专利，是采用管端堆焊的方法保证端部为耐蚀合金层，但是在堆焊过程中由于衬层壁厚较薄，很难实现，并且衬层与基层之间是机械结合的，在井下实用的过程中容易发生衬层脱层及鼓包的现象，一旦发生衬层失效，就需要提井更换管子，造成很大的成本损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种冶金式复合油井管，能够有效降低使用过程中衬层发生变形失效现象。
本发明的另一个目的是提供一种冶金式复合油井管的制造方法。
本发明所采用的技术方案是，包括外管，外管内套设有耐蚀合金衬管，耐蚀合金衬管与外管之间设有钎焊层；外管包括油管，油管的端部采用摩擦焊接的方式连接有耐蚀合金环，油管及耐蚀合金环均套在钎焊层外表面上。
本发明的特点还在于，
耐蚀合金环为双相钢环，双相钢环的长度为30mm-100mm。
钎焊层为镍基钎料层。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种冶金式复合油管的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，在油管的管端摩擦焊接耐蚀合金环，然后对油管的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管的外表面缠钎料，形成钎焊层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，对机械复合油管整管进行钎焊、淬火，对淬火后的机械复合油管进行回火处理得到冶金复合油管；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
本发明的特点还在于，
步骤1中所述耐蚀合金环为双相钢环，双相钢环的长度为 30mm-100mm。
步骤2中所述钎焊层为镍基钎料层。
步骤4中钎焊温度为1000-1100℃、淬火温度为790-820℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；回火工艺参数为回火温度为650-750℃、回火后在空气中自然冷却，冷却速度60-90℃/min。
本发明的一种冶金式复合油井管的有益效果是，与现有技术比较，本发明是先在油管管端用摩擦焊的方法焊接一节双相钢的耐蚀合金环，采用双相钢环的目的是保证钢环的强度与油管的强度匹配，使得管体性能一致，然后在衬层外壁缠绕镍基钎料，进行基衬装配、复合及整管钎焊。本发明制造方法简单，条件可控，适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明一种冶金式复合油管的结构示意图；
图2是本发明一种冶金式复合油管制造方法的工艺流程图。
图中，1.外管，2.耐蚀合金衬管，3.钎焊层；
1-1.油管，1-2.耐蚀合金环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种冶金式复合油管，如图1所示，包括外管1，外管1内套设有耐蚀合金衬管2，耐蚀合金衬管2与外管1之间设有钎焊层3；外管1 包括油管1-1，油管1-1的端部采用摩擦焊接的方式连接有耐蚀合金环1-2，油管1-1及耐蚀合金环1-2均套在钎焊层3外表面上。
耐蚀合金环1-2为双相钢环，双相钢环的长度为30mm-100mm。
钎焊层3为镍基钎料层。
上述的一种冶金式复合油管的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1，在油管1-1的管端摩擦焊接耐蚀合金环1-2，然后对油管1-1的内表面进行喷砂清理；其中耐蚀合金环1-2为双相钢环，双相钢环的长度为 30mm-100mm；
步骤2，对耐蚀合金衬管2的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管2 的外表面缠钎料，形成钎焊层3；其中钎焊层3为镍基钎料层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管1-1与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管2爆燃复合成机械复合油管；其中钎焊温度为1000-1100℃、淬火温度为790-820℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；回火工艺参数为回火温度为650-750℃、回火后在空气中自然冷却，冷却速度60-90℃/min；
步骤4，对机械复合油管整管进行钎焊、淬火，对淬火后的机械复合油管进行回火处理得到冶金复合油管；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
实施例1
步骤1，在油管1-1的管端摩擦焊接焊接一节2507双相不锈钢钢环；2507 双相不锈钢钢环的长度为50mm，接环结束后对油管1-1的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管2的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管2 的外表面缠钎料，形成钎焊层3，其中钎焊层3为镍基钎料层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管1-1与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管2爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，将机械复合管进行整管感应线圈加热，共加热两遍，第一遍保证内外管之间形成冶金结合层，第二遍保证内外管的性能满足API 5CT标准的要求；
工艺参数要求为钎焊温度1050℃、感应线圈电压425V、传送电机频率 18Hz、Ar流量20L/min、淬火温度750℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；
二次热处理——为了保证冶金式复合管基管的力学性能，需要对钎焊淬火后的管子进行回火。回火工艺参数为回火温度700℃、感应线圈电压325V、传送电机频率15Hz、Ar流量20L/min，回火后在空气中自然冷却，冷却速度80℃/min；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
实施例2
步骤1，在油管1-1的管端摩擦焊接焊接一节2507双相不锈钢钢环；2507 双相不锈钢钢环的长度为30mm，接环结束后对油管1-1的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管2的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管2 的外表面缠钎料，形成钎焊层3，其中钎焊层3为镍基钎料层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管1-1与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管2爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，将机械复合管进行整管感应线圈加热，共加热两遍，第一遍保证内外管之间形成冶金结合层，第二遍保证内外管的性能满足API 5CT标准的要求；
工艺参数要求为钎焊温度1040℃、感应线圈电压420V、传送电机频率 17Hz、Ar流量20L/min、淬火温度760℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；
二次热处理——为了保证冶金式复合管基管的力学性能，需要对钎焊淬火后的管子进行回火。回火工艺参数为回火温度710℃、感应线圈电压330V、传送电机频率16Hz、Ar流量20L/min，回火后在空气中自然冷却，冷却速度85℃/min；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
实施例3
步骤1，在油管1-1的管端摩擦焊接焊接一节2507双相不锈钢钢环；2507 双相不锈钢钢环的长度为40mm，接环结束后对油管1-1的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管2的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管2 的外表面缠钎料，形成钎焊层3，其中钎焊层3为镍基钎料层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管1-1与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管2爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，将机械复合管进行整管感应线圈加热，共加热两遍，第一遍保证内外管之间形成冶金结合层，第二遍保证内外管的性能满足API 5CT标准的要求；
工艺参数要求为钎焊温度1020℃、感应线圈电压410V、传送电机频率 17Hz、Ar流量20L/min、淬火温度765℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；
二次热处理——为了保证冶金式复合管基管的力学性能，需要对钎焊淬火后的管子进行回火。回火工艺参数为回火温度715℃、感应线圈电压330V、传送电机频率16.5Hz、Ar流量20L/min，回火后在空气中自然冷却，冷却速度90℃/min；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
实施例4
步骤1，在油管1-1的管端摩擦焊接焊接一节2507双相不锈钢钢环；2507 双相不锈钢钢环的长度为60mm，接环结束后对油管1-1的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管2的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管2 的外表面缠钎料，形成钎焊层3，其中钎焊层3为镍基钎料层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管1-1与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管2爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，将机械复合管进行整管感应线圈加热，共加热两遍，第一遍保证内外管之间形成冶金结合层，第二遍保证内外管的性能满足API 5CT标准的要求；
工艺参数要求为钎焊温度1035℃、感应线圈电压410V、传送电机频率 18Hz、Ar流量20L/min、淬火温度770℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；
二次热处理——为了保证冶金式复合管基管的力学性能，需要对钎焊淬火后的管子进行回火。回火工艺参数为回火温度725℃、感应线圈电压320V、传送电机频率16Hz、Ar流量20L/min，回火后在空气中自然冷却，冷却速度80℃/min；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
实施例5
步骤1，在油管1-1的管端摩擦焊接焊接一节2507双相不锈钢钢环；2507 双相不锈钢钢环的长度为100mm，接环结束后对油管1-1的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管2的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管2 的外表面缠钎料，形成钎焊层3，其中钎焊层3为镍基钎料层；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管1-1与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管2爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，将机械复合管进行整管感应线圈加热，共加热两遍，第一遍保证内外管之间形成冶金结合层，第二遍保证内外管的性能满足API 5CT标准的要求；
工艺参数要求为钎焊温度1020℃、感应线圈电压430V、传送电机频率 18Hz、Ar流量20L/min、淬火温度785℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；
二次热处理——为了保证冶金式复合管基管的力学性能，需要对钎焊淬火后的管子进行回火。回火工艺参数为回火温度700℃、感应线圈电压325V、传送电机频率16Hz、Ar流量20L/min，回火后在空气中自然冷却，冷却速度70℃/min；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
本发明的一种冶金式复合油管有如下优点：与现有技术比较，本发明是先在油管管端用摩擦焊的方法焊接一节双相钢的耐蚀合金环，采用双相钢环的目的是保证钢环的强度与油管的强度匹配，使得管体性能一致，然后在衬层外壁缠绕镍基钎料，进行基衬装配、复合及整管钎焊。本发明制造方法简单，条件可控，适合工业化生产。

Claims (7)

1.一种冶金式复合油管，其特征在于，包括外管(1)，所述外管(1)内套设有耐蚀合金衬管(2)，所述耐蚀合金衬管(2)与所述外管(1)之间设有钎焊层(3)；所述外管(1)包括油管(1-1)，所述油管(1-1)的端部采用摩擦焊接的方式连接有耐蚀合金环(1-2)，所述油管(1-1)及所述耐蚀合金环(1-2)均套在钎焊层(3)外表面上。
2.根据权利要求1所述的一种冶金式复合油管，其特征在于，所述耐蚀合金环(1-2)为双相钢环，所述双相钢环的长度为30mm-100mm。
3.根据权利要求2所述的一种冶金式复合油管，其特征在于，所述钎焊层(3)为镍基钎料层。
4.一种冶金式复合油管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在油管(1-1)的管端摩擦焊接耐蚀合金环(1-2)，然后对油管(1-1)的内表面进行喷砂清理；
步骤2，对耐蚀合金衬管(2)的外表面进行清理，然后在耐蚀合金衬管(2)的外表面缠钎料，形成钎焊层(3)；
步骤3，将经过步骤1处理过的油管(1-1)与经过步骤2处理过的耐蚀合金衬管(2)爆燃复合成机械复合油管；
步骤4，对机械复合油管整管进行钎焊、淬火，对淬火后的机械复合油管进行回火处理得到冶金复合油管；
步骤5，对步骤4得到的冶金复合油管车螺纹；
步骤6，对步骤5得到的冶金复合油管进行外防腐处理。
5.根据权利要求4所述的一种冶金式复合油管的制造方法，其特征在于，步骤1中所述耐蚀合金环(1-2)为双相钢环，所述双相钢环的长度为30mm-100mm。
6.根据权利要求5所述的一种冶金式复合油管的制造方法，其特征在于，步骤2中所述钎焊层(3)为镍基钎料层。
7.根据权利要求6所述的一种冶金式复合油管的制造方法，其特征在于，步骤4中钎焊温度为1000-1100℃、淬火温度为790-820℃，淬火介质为水，水温需控制在30℃以下；回火工艺参数为回火温度为650-750℃、回火后在空气中自然冷却，冷却速度60-90℃/min。
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