CN108194034A - 五防油管及短接 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种五防油管及短接。包括油管本体和接箍，二者通过油管螺纹连接，所述的油管本体端部的内侧设置有复合耐磨层，复合耐磨层的内径与油管本体的内径相同，复合耐磨层由乙烯‑四氟乙烯共聚物和黄铜纤维两种成分均匀混合而成；所述的接箍为分体式结构，具体由上中下三部分组成，分别称为上锁环、接箍主体和下锁环，上锁环和下锁环分别通过强磁铁吸附在接箍主体上，上锁环和接箍主体之间、接箍主体和下锁环之间分别通过一个斜切面配合。在本发明中，油管本体的端部设置了由乙烯‑四氟乙烯共聚物和黄铜纤维复合而成复合耐磨层，使最容易磨损的油管端部的耐磨性能显著提高，从而提高油管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种五防油管及短接。
背景技术
油管或油管短接(油管短接为非标准长度的短油管，与标准油管相比仅长度不同)，
目前油田进入高含水开发阶段，井筒状况和产出液性质发生了很大变化，有杆泵系统工作环境逐步恶化，加剧了杆管偏磨程度，抽油杆断脱、油管漏失现象频繁发生。通过对偏磨井的现场作业跟踪分析发现，油井偏磨有以下特点：绝大部分偏磨井是油管丝扣处偏磨迹象最为明显，据现场跟踪井统计有86％的油井油管丝扣磨穿。
目前在用的防偏磨技术主要有抗磨副、抽油杆扶正器、抗磨管杆等技术，抗磨副和抽油杆扶正器延长的周期短，增大了悬点载荷，增加了过流阻力，使用后仍存在抗磨副接箍和抽油杆接箍偏磨现象；抗磨管杆价格昂贵，影响了其大规模的推广使用。
另外，旋转油管是井下作业过程中常见的一种作业方法。现有的油管接箍不具备防退扣功能，在这种情况下，为了防止油管管柱在油管接箍处退扣断脱，在井口只能对管柱进行顺时针旋转，而不能逆时针旋转。而油管不能逆时针旋转的现实严重阻碍了井下工具的设计方向，并使得很多井下工具的复杂程度居高不下。
发明内容
本发明提供一种五防油管及短接，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种五防油管及短接，包括油管本体和接箍，二者通过油管螺纹连接，所述的油管本体端部的内侧设置有复合耐磨层，复合耐磨层的内径与油管本体的内径相同，复合耐磨层由乙烯-四氟乙烯共聚物和黄铜纤维两种成分均匀混合而成，乙烯-四氟乙烯共聚物和黄铜纤维的质量比为1:1；
所述的接箍为分体式结构，具体由上中下三部分组成，分别称为上锁环、接箍主体和下锁环，上锁环和下锁环分别通过强磁铁吸附在接箍主体上，上锁环和接箍主体之间、接箍主体和下锁环之间分别通过一个斜切面配合，从而拼合成完整的接箍，上锁环的下侧和接箍主体的下侧均固定有防转销，接箍主体的上侧和下锁环的上侧与所述的防转销对应设置有弧形槽，所述的防转销插在弧形槽内，安装状态下，所述的防转销位于所述的弧形槽的一端；
通过一个接箍连接的两根油管的端部之间夹有隔环，隔环的材质与所述的复合耐磨层的材质相同。
所述的接箍的外侧均匀设置有条状凸起，条状凸起的长度方向与接箍的长度方向一致。复合耐磨层的轴向长度为60毫米，径向厚度为2毫米。所述的黄铜纤维的直径不大于3微米，每根黄铜纤维的长度不大于3毫米。所述的复合耐磨层通过热塑成型的方式附着到油管本体的金属基体上。所述的复合耐磨层通过冷缩后插接的方式安装在油管本体的金属基体上。所述的复合耐磨层中添加有金刚石微粉和陶瓷微粉。
本发明的有益效果为：
1、在本发明中，油管本体的端部设置了由乙烯-四氟乙烯共聚物(英文缩写为ETFE)和黄铜纤维复合而成复合耐磨层，使最容易磨损的油管端部的耐磨性能显著提高，从而提高油管的使用寿命。除了防磨性能优异之外，所述的复合耐磨层还有防垢、防胶质和防腐蚀性能，因此具有良好的综合性能。
2、本发明的将接箍设计成了防松结构，可有效防止油管本体退扣，从而拓宽了井下工具的设计思路，降低了井下作业的工艺难度。
附图说明
图1是本发明的外部结构示意图；
图2是本发明的剖面结构示意图；
图3是接箍主体的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是下锁环上表面的结构示意图。
图中：1-油管本体，2-下锁环，3-接箍主体，4-上锁环，5-条状凸起，6-防转销，7-复合耐磨层，8-弧形槽，9-强磁铁，10-斜切面，11-隔环。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
本发明包括油管本体1和接箍，二者通过油管螺纹连接。以上为油管的常规结构，在此不再赘述。
所述的油管本体1端部的内侧设置有复合耐磨层7，复合耐磨层7的内径与油管本体1的内径相同。复合耐磨层7的设置，可以有效改善油管本体1端部的局部耐磨性能，从而改善油管本体1的使用寿命。另外，与现有技术中对油管本体1内壁的全区段进行耐磨处理相比，本发明仅对油管本体1的端部进行了耐磨处理，生产工艺难度大大降低，工艺设备的复杂程度也得以下降。作为优选技术方案，复合耐磨层7的轴向长度为60毫米，径向厚度为2毫米。复合耐磨层7通过热塑成型的方式附着到油管本体1的金属基体上。复合耐磨层7也可通过冷缩后插接的方式安装在油管本体1的金属基体上。
所述的复合耐磨层7由乙烯-四氟乙烯共聚物(氟塑料的一种)和黄铜纤维两种成分均匀混合而成。复合耐磨层具有良好的防磨、防垢、防胶质和防腐蚀性能，材料作用原理如下：
1、防磨性能和防腐蚀性能
现有技术中，为了提高油管内壁的耐磨性能，采用的方法均是在油管内壁附着坚硬的镀层金属或二氧化硅、氮化硼等高硬度的矿物，这种“硬磨硬”的耐磨设计思路虽然可以有效减缓油管的磨损，但具有两个明显的缺陷：一方面，由于油管内壁的硬度提高了，油管内的抽油杆的磨损加快，缩短了抽油杆的使用寿命；另一方面，这种耐磨处理工艺的生产成本高，生产设备复杂，使油管的生产成本居高不下。
黄铜是机械行业中常用的一种耐磨材料，不但耐磨，而且具有良好的自润滑性能，采用黄铜作为耐磨材料具有毋庸置疑的合理性。但是，油管内的理化环境复杂，若仅仅采用黄铜作为耐磨材料，黄铜很容易生锈或被酸碱腐蚀。而在本发明中，将直径小于3微米的黄铜纤维掺入乙烯-四氟乙烯共聚物这种氟塑料中，黄铜生锈或腐蚀的速度显著降低。
在复合耐磨层7中，为了使黄铜耐磨特性充分发挥，黄铜纤维在复合耐磨层7中的含量不能太低，但黄铜纤维含量过高会削弱复合耐磨层7的强度。为了兼顾耐磨性和复合耐磨层7的强度，乙烯-四氟乙烯共聚物和黄铜纤维的质量比设定为1:1。
在复合耐磨层7中，作为耐磨材料的黄铜设置成了纤维状结构，可在最大程度上增大黄铜与乙烯-四氟乙烯共聚物的接触面积，从而保证黄铜与乙烯-四氟乙烯共聚物的结合强度。同时，纤维状结构可以很大程度上缩小黄铜与油管内液体的接触面积，从而延缓黄铜的腐蚀进度。另外，由于黄铜纤维的直径很小，油管内的腐蚀性液体仅能腐蚀到位于的复合耐磨层7内表面上的黄铜纤维的表层，而难以进入黄铜纤维所占用的毛细孔中对黄铜进行进一步腐蚀，进一步延缓了黄铜的腐蚀进度，从而进一步保证了复合耐磨层7的使用寿命。作为优选技术方案，黄铜纤维的直径不大于3微米，每根黄铜纤维的长度不大于3毫米。
2、防垢性能和防结胶质性能
乙烯-四氟乙烯共聚物是一种性能优异的氟塑料，与其他材料相比，氟塑料具有良好的疏水性能和较好的疏油性能，这一特性使得水垢和油垢不易附着，因此具有良好的防垢性能和防结胶质性能。
由乙烯-四氟乙烯共聚物和黄铜纤维两种成分均匀混合而成的复合耐磨层7还具有如下优点：
1、与一般塑料不同，乙烯-四氟乙烯共聚物本身对金属具有很强的粘着特性，这种粘着性可使复合耐磨层紧紧附着在油管本体1的金属基体上，保证复合耐磨层7不会脱落。同时，由于乙烯-四氟乙烯共聚物的这一特性，使得乙烯-四氟乙烯共聚物可以与同为金属材料的黄铜纤维牢固结合形成耐磨度颇高且不易损坏的高强度复合材料。
2、油管使用环境的温度范围低至零下数十摄氏度，高至100摄氏度，这样的温度范围对复合耐磨层7和油管本体1的碳钢基体之间的贴合度提出了较高的要求，而本发明中采用的乙烯-四氟乙烯共聚物的平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，无论在井上的低温环境，还是在井下的高温环境，复合耐磨层7均可牢固地附着在油管本体1的碳钢基体上，不会出现因线性膨胀系数不同而脱层的问题。
3、乙烯-四氟乙烯共聚物具有抗撕拉极强、抗张强度高、中等硬度、出色的抗冲击能力等特点，同时，乙烯-四氟乙烯共聚物的使用温度范围为-65℃到+150℃之间，在超低温时仍坚硬非凡，其脆化温度低至-100℃。这些特点的存在有利于进一步保证复合耐磨层7的耐磨性能，并应对油管使用环境温度范围大的工况，提高油管的使用寿命。
在本发明中，接箍采用分体式结构，具体由上中下三部分组成，分别称为上锁环4、接箍主体3和下锁环2。上锁环4和下锁环2分别通过强磁铁9吸附在接箍主体3上，使得组成接箍的三部分在转运、安装和拆卸过程中连成一体，减少零件丢失的概率。上锁环4和接箍主体3之间、接箍主体3和下锁环2之间分别通过一个斜切面10配合，从而拼合成完整的接箍。斜切面10是防松原理的核心，当油管反转时，斜切面10可实现越拧越紧的效果，从而实现防松。上锁环4的下侧和接箍主体3的下侧均固定有防转销6，接箍主体3的上侧和下锁环2的上侧与所述的防转销6对应设置有弧形槽8，所述的防转销插6在弧形槽8内，安装状态下，所述的防转销6位于所述的弧形槽8的一端。因为防转销6的存在，接箍安装过程中，组成接箍的三部分可实现同步旋转，避免因三部分旋转不同步而产生自锁现象，给安装造成障碍。
通过一个接箍连接的两根油管本体1的端部之间夹有隔环11，隔环11的材质与所述的复合耐磨层7的材质相同。隔环11可有效弥合两根油管(或油管短接)之间的接缝，使管柱内壁更加平整，从而减小抽油杆对油管内壁的冲击，变向提高了油管的耐磨效果。
油管连接时，通常使用液压钳进行拧紧，液压钳作业时，经常出现打滑现象，对于普通接箍来说，打滑现象一般不会对接箍的安装质量造成实质影响，但在本发明中，接箍的三部分必须同步旋转方能将接箍正确安装，而防转销6仅能保证接箍主体3和其中一个锁环同步旋转，因此，液压钳夹紧时必须同时夹住接箍主体3和另一个锁环，若对其中一个部分的夹紧状态失效，便会发生自锁状况。基于上述问题，本发明在接箍的外侧均匀设置有条状凸起5，条状凸起5的长度方向与接箍的长度方向一致。条状凸起5的设置可有效避免液压钳打滑现象。
所述的复合耐磨层7中添加有金刚石微粉和陶瓷微粉，通过添加这两种粉状材料，可有效提高复合耐磨层7的耐磨性能，原因在于：粉状耐磨材料与乙烯-四氟乙烯共聚物混合后，可彻底包裹在乙烯-四氟乙烯共聚物内，而不会像颗粒状耐磨材料一样受力脱落，因此耐磨材料的损耗速度极小，耐磨性能进一步提升。
在本发明中，油管本体1的端部设置了由乙烯-四氟乙烯共聚物(英文缩写为ETFE)和黄铜纤维复合而成复合耐磨层7，使最容易磨损的油管本体1端部的耐磨性能显著提高，从而提高油管的使用寿命。除了防磨性能优异之外，所述的复合耐磨层7还有防垢、防胶质和防腐蚀性能，使得油管具有良好的综合性能。本发明的将接箍设计成了防松结构，可有效防止油管本体1退扣，从而拓宽了井下工具的设计思路，降低了井下作业的工艺难度。
Claims (7)
1.一种五防油管及短接，包括油管本体(1)和接箍，二者通过油管螺纹连接，其特征在于：所述的油管本体(1)端部的内侧设置有复合耐磨层(7)，复合耐磨层(7)的内径与油管本体(1)的内径相同，复合耐磨层(7)由乙烯-四氟乙烯共聚物和黄铜纤维两种成分均匀混合而成，乙烯-四氟乙烯共聚物和黄铜纤维的质量比为1:1；
所述的接箍为分体式结构，具体由上中下三部分组成，分别称为上锁环(4)、接箍主体(3)和下锁环(2)，上锁环(4)和下锁环(2)分别通过强磁铁(9)吸附在接箍主体(3)上，上锁环(4)和接箍主体(3)之间、接箍主体(3)和下锁环(2)之间分别通过一个斜切面(10)配合，从而拼合成完整的接箍，上锁环(4)的下侧和接箍主体(3)的下侧均固定有防转销(6)，接箍主体(3)的上侧和下锁环(2)的上侧与所述的防转销(6)对应设置有弧形槽(8)，所述的防转销插(6)在弧形槽(8)内，安装状态下，所述的防转销(6)位于所述的弧形槽(8)的一端；
通过一个接箍连接的两根油管本体(1)的端部之间夹有隔环(11)，隔环(11)的材质与所述的复合耐磨层(7)的材质相同。
2.根据权利要求1所述的一种五防油管及短接，其特征在于：所述的接箍的外侧均匀设置有条状凸起(5)，条状凸起(5)的长度方向与接箍的长度方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种五防油管及短接，其特征在于：复合耐磨层(7)的轴向长度为60毫米，径向厚度为2毫米。
4.根据权利要求1所述的一种五防油管及短接，其特征在于：所述的黄铜纤维的直径不大于3微米，每根黄铜纤维的长度不大于3毫米。
5.根据权利要求1所述的一种五防油管及短接，其特征在于：所述的复合耐磨层(7)通过热塑成型的方式附着到油管本体(1)的金属基体上。
6.根据权利要求1所述的一种五防油管及短接，其特征在于：所述的复合耐磨层(7)通过冷缩后插接的方式安装在油管本体(1)的金属基体上。
7.根据权利要求1所述的一种五防油管及短接，其特征在于：所述的复合耐磨层(7)中添加有金刚石微粉和陶瓷微粉。
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