CN110273653A - 双金属耐蚀油套管及其连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双金属耐蚀油套管及其连接装置，双金属耐蚀油套管和设置有凸台的接箍螺纹连接，油套管外螺纹的端部设置有外密封组合面，接箍内螺纹的根部设置有与外密封组合面配合的内密封组合面。外密封组合面由内衬管外翻边与基管共同形成，位于内衬管球面的外端，内衬管上设置有内衬管密封端面。内密封组合面包括与基管球面配合的接箍圆锥面，位于接箍圆锥面的底端，接箍凸台上设置有接箍密封端面；在内衬管密封端面与接箍密封端面贴合位置，基管球面和接箍圆锥面过盈配合，上述结构共同形成限位密封结构，防止内衬管的窜动，使内衬管中的石油等不会发生泄漏，基管免受腐蚀。成本较整体不锈钢材质油套管明显降低，使用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及油套管技术领域，具体地说，涉及一种双金属耐蚀油套管及其连接装置。
背景技术
随着国内外能源行业的不断发展和社会对油气资源需求的不断加大，国内外各大产油区的油井条件不断趋于恶劣，腐蚀工况的油气井越来越多，目前对于腐蚀环境油气井的主要防护手段是采用防腐蚀的油套管，管子多采用整体不锈钢，因其高昂的制造成本，导致油田的采购成本居高不下。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种双金属耐蚀油套管，能够有效防止双金属耐蚀油套管在使用过程中被腐蚀，并且相较于整体不锈钢材质的油套管能够降低成本。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
双金属耐蚀油套管，包括基管和内贴合于所述基管的不锈钢材质的内衬管，所述内衬管的端部设置有向外翻折成锥形的外翻边。
本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种双金属耐蚀油套管连接装置，能够有效防止双金属耐蚀油套管在使用过程中被腐蚀，并且相较于整体不锈钢材质的油套管能够降低成本。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
双金属耐蚀油套管连接装置，包括：螺纹连接的油套管和接箍，所述油套管具有外螺纹，所述外螺纹的端部设置有外密封组合面，所述接箍设置有接箍凸台，所述接箍具有内螺纹，所述内螺纹的根部止于所述接箍凸台并设置有与所述外密封组合面配合的内密封组合面，所述油套管采用上述双金属耐蚀油套管，所述外密封组合面由所述外翻边与所述基管共同形成，所述外密封组合面包括基管球面以及与所述基管球面紧密贴合的内衬管球面，在所述基管球面的外端，所述内衬管设置有内衬管密封端面；所述内密封组合面包括与所述基管球面配合的接箍圆锥面，在所述接箍圆锥面的底端，所述接箍凸台设置有接箍密封端面；在内衬管密封端面与所述接箍密封端面贴合位置，所述基管球面、所述内衬管球面皆与所述接箍圆锥面过盈配合。
进一步的，所述接箍圆锥面的锥度为10°～35°。
进一步的，所述基管球面的半径为3mm-20mm。
进一步的，所述基管球面与所述基管的外螺纹之间设置有基管圆柱过渡面，所述接箍圆锥面与所述接箍的内螺纹之间设置有接箍圆柱过渡面，所述基管圆柱过渡面的直径小于所述接箍圆柱过渡面的直径。
进一步的，所述内衬管密封端面为设置在所述基管端部的倒锥面，所述倒锥面的锥度为0°～-20°。
进一步的，所述接箍密封端面为设置于所述接箍圆锥面外端的圆锥面，所述圆锥面与所述倒锥面贴合。
进一步的，所述接箍密封端面与所述接箍圆锥面之间为内圆弧过渡面，所述内衬管密封端面与所述基管球面之间为外圆弧过渡面，所述内圆弧过渡面半径小于所述外圆弧过渡面的半径。
进一步的，所述内圆弧过渡面半径小于0.5mm，所述外圆弧过渡面的半径大于0.5mm。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
双金属耐蚀油套管连接装置的双金属耐蚀油套管和接箍螺纹连接，具有外螺纹的双金属耐蚀油套管端部设置有外密封组合面，具有内螺纹的接箍根部止于接箍凸台并设置有与外密封组合面配合的内密封组合面，外密封组合面由外翻边与基管共同形成，外密封组合面包括基管球面以及与基管球面紧密贴合的内衬管球面，在基管球面的外端，内衬管设置有内衬管密封端面；内密封组合面包括与基管球面配合的接箍圆锥面，在接箍圆锥面的底端，接箍凸台设置有接箍密封端面；在内衬管密封端面与接箍密封端面贴合位置，基管球面、内衬管球面皆与接箍圆锥面过盈配合，上述结构共同形成限位密封结构，能够防止内衬管的窜动，并且使得内衬管中的石油等不会发生泄漏，能够有效保护外层的基管不受腐蚀。外部的API标准的基管承受压力、拉伸等强度要求，内衬管承受抗腐蚀性，配合限位密封结构实现密封性，满足油田对油套管强度、抗腐蚀性能、密封性能的要求，而且成本显著低于采用整体不锈钢材料制造的油套管，具备广阔的使用前景。
附图说明
图1是本发明的双金属耐蚀油套管及其连接装置的结构示意图；
图2是图1中A区域的局部放大图；
图3是图2中接箍的结构示意图；
图4是图2中基管一与内衬管一的结构示意图；
图中，1-基管一，11-基管一接箍连接段，111-基管一内衬管一外翻边配合部，2-基管二，21-基管二接箍连接段，211-基管二内衬管二外翻边配合部，3-接箍，31-接箍凸台，32-基管一连接段，33-基管二连接段，4-内衬管一，41-内衬管一外翻边，5-内衬管二，51-内衬管二外翻边，6-内密封组合面，61-接箍圆柱过渡面，62-接箍圆锥面，63-内圆弧过渡面，64-接箍密封端面，7-外密封组合面，71-基管一圆柱过渡面，72-基管一球面，73-外圆弧过渡面，74-内衬管一密封端面,75-内衬管一球面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
结合图1所示，一种双金属耐蚀油套管连接装置，它包括螺纹连接的双金属耐蚀油套管和接箍3，在接箍3设置有接箍凸台31。双金属耐蚀油套管包括基管和内贴合在基管的不锈钢材质的内衬管，内衬管的端部设置有向外翻折成锥形的外翻边。优选内衬管的端部设置有向外翻折成锥形的外翻边。
双金属耐蚀油套管具有外螺纹，在双金属耐蚀油套管的外螺纹的端部设置有外密封组合面6，接箍3具有内螺纹，内螺纹的根部止于接箍凸台31并设置有与外密封组合面7配合的内密封组合面6。外密封组合面7由外翻边与基管共同形成，外密封组合面7包括基管球面以及与基管球面紧密贴合的内衬管球面，在基管球面的外端，内衬管设置有内衬管密封端面。内密封组合面6包括与基管球面配合的接箍圆锥面，在接箍圆锥面的底端，接箍凸台31设置有接箍密封端面。在内衬管密封端面与接箍密封端面贴合位置，基管球面、内衬管球面皆与接箍圆锥面过盈配合。
内组合密封面7、外组合密封面6皆经车床加工而成。当接箍3与双金属耐蚀油套管螺纹连接时，拧紧后，基管球面、内衬管球面与接箍圆锥面过盈配合。即使经过多次、反复拆卸与拧接，基管球面、内衬管球面仍然能够紧密贴合，并且能够与接箍圆锥面接触并产生过盈。通过这种过盈配合，使得双金属耐蚀油套管连接装置具备了较高的密封性能。
接箍圆锥面的锥度优选为10°～35°。
基管球面的半径优选为3mm-20mm。
基管球面与基管的外螺纹之间设置有基管圆柱过渡面，接箍圆锥面与接箍3的内螺纹之间设置有接箍圆柱过渡面，基管圆柱过渡面的直径小于接箍圆柱过渡面的直径。
内衬管密封端面优选为设置在基管端部的倒锥面，倒锥面的锥度为0°～-20°。
接箍密封端面为设置在接箍圆锥面外端的圆锥面，圆锥面与倒锥面贴合。
接箍密封端面与接箍圆锥面之间为内圆弧过渡面，内衬管密封端面与基管球面之间为外圆弧过渡面，内圆弧过渡面半径小于外圆弧过渡面的半径。
内圆弧过渡面半径小于0.5mm，外圆弧过渡面的半径大于0.5mm。
结合图1、图2、图3以及图4共同所示，通过接箍3螺纹连接的相邻的两个基管分别为基管一1和基管二2，在基管一1上设置有基管一接箍连接段11，在基管二2上设置有基管二接箍连接段21，在接箍3上设置有基管一连接段32，在接箍3上设置有基管二连接段33。
两个内衬管分别为内衬管一4和内衬管二5，内衬管一4内贴合在基管一1的内表面，内衬管二5内贴合在基管二2的内表面。在内衬管一4的两端部设置有内衬管一外翻边41，在内衬管二5的两端部设置有内衬管二外翻边51，接箍3设置有内凸的不锈钢材质的接箍凸台31。内衬管一外翻边41同时抵靠在基管一1与接箍凸台31上、内衬管二外翻边51同时抵靠在基管二2与接箍凸台31上形成限位密封结构。
基管一1上设置有用于与内衬管一外翻边41相适配的基管一内衬管一外翻边配合部111，基管一内衬管一外翻边配合部111设置在基管一接箍连接段11上，基管二2上设置有用于与内衬管二外翻边51相适配的基管二内衬管二外翻边配合部211，基管二内衬管二外翻边配合部211设置在基管二接箍连接段21上。
基管一1具有外螺纹，在基管一1的外螺纹端部设置有外密封组合面7，接箍3具有内螺纹，内螺纹的根部止于接箍凸台31并设置有与外密封组合面7配合的内密封组合面6。外密封组合面7由内衬管一外翻边41与基管一1共同形成，外密封组合面7包括基管一球面72以及与基管一球面72紧密贴合的内衬管一球面75，在基管一球面72的外端，内衬管一4设置有内衬管一密封端面74。内密封组合面6包括与基管一球面72配合的接箍圆锥面62，在接箍圆锥面62的底端，接箍凸台31设置有接箍密封端面64。在内衬管一密封端面74与接箍密封端面64贴合位置，基管一球面72、与基管一球面72紧密贴合的内衬管一球面75皆与接箍圆锥面62过盈配合。
接箍圆锥面62的锥度优选为10°～35°。
基管一球面72的半径优选为3mm-20mm。
基管一球面72与基管一1的外螺纹之间设置有基管一圆柱过渡面71，接箍圆锥面62与接箍3的内螺纹之间设置有接箍圆柱过渡面61，基管一圆柱过渡面71的直径小于接箍圆柱过渡面61的直径。
内衬管一密封端面74优选为设置在基管一1端部的倒锥面，倒锥面的锥度为0°～-20°。
接箍密封端面64为设置在接箍圆锥面62外端的圆锥面，圆锥面与倒锥面贴合。
接箍密封端面64与接箍圆锥面62之间为内圆弧过渡面63，内衬管一密封端面74与基管一球面72之间为外圆弧过渡面73，内圆弧过渡面63半径小于外圆弧过渡面73的半径。
内圆弧过渡面63半径小于0.5mm，外圆弧过渡面73的半径大于0.5mm。
基管一球面72、内衬管一球面75皆与接箍圆锥面62过盈配合形成主密封面，接箍密封端面64与内衬管一密封端面74配合形成辅助密封面。
基管二2与接箍3的连接以及密封结构，与基管一1与接箍3的连接以及密封结构相同。
在使用时，多个双金属耐蚀油套管通过接箍3顺次连接在一起。内衬管两端的外翻边能够有效防止内衬管在基管内部的窜动。内衬管一外翻边41、基管一1、以及接箍凸台31共同起到密封作用；内衬管二外翻边51、基管二2以及接箍凸台31共同起到密封作用，避免石油发生泄漏腐蚀外层的基管。
通过采用冷拔或/和冷扩的工艺方法及冷翻边工艺，使得内衬不锈钢材质的内衬管的管体能够紧密的贴合和固定在基管上，使得双金属耐蚀油套管在实现抗腐蚀性能的同时，具备了稳定的管体结构和超过基管的管体抗挤毁能力。
通过采用内外锥面并紧密封的结构形式，在保证油套管内孔抗腐蚀性能的同时实现了油套管的密封性能。
以API标准的139.7*9.17、N80钢级、偏梯形螺纹套管的双金属耐蚀油套管为例，不锈钢材质的内衬管的壁厚为2mm，实现内衬不锈钢材质的内衬管的方案如下：
1、API标准的139.7*9.17，外径为139.7mm，壁厚为9.17mm，内孔名义直径为121.36mm；
2、增加不锈钢材质的内衬管，有以下两种措施：
a、一是保证内衬不锈钢材质的内衬管后的总壁厚不变，即实施内衬工艺后双金属耐蚀油套管的总壁厚为9.17mm。即：不锈钢材质的内衬管厚度2mm，基管厚度7.17mm。按照该设计，内衬不锈钢材质的内衬管后，保证了双金属耐蚀油套管整体的壁厚不变，双金属耐蚀油套管内孔直径不变，也即双金属耐蚀油套管内孔的过流面积不变；
按照该设计，基管的壁厚为7.17mm，相比标准油套管的壁厚9.17mm，基管的管体的抗拉强度和抗挤毁强度减少，油田进行油井管柱设计时需要核算基管的管体强度，以满足管柱设计要求。
b、二是保证内衬不锈钢材质的内衬管后的基管的壁厚不变，即实施内衬工艺后油套管的总壁厚为11.17mm。即：不锈钢材质的内衬管的管壁厚度2mm，基管的管壁厚度9.17mm。按照该设计，内衬不锈钢材质的内衬管后，保证了基管的壁厚不变，双金属耐蚀油套管的内孔减小；
按照该设计，基管的壁厚为9.17mm，相比标准油套管的壁厚9.17mm，基管的管体的抗拉强度和抗挤毁强度保持不变，双金属耐蚀油套管的内孔直径减少4mm，名义直径为117.36mm。油田进行油井管柱设计时仅需考虑双金属耐蚀油套管的内孔通径问题，满足管柱设计要求。
在实现抗腐蚀的情况下，内衬不锈钢材质的内衬管也增强了管体的抗挤毁能力。
不锈钢材质的内衬管的壁厚是可以选择的。选择的依据是：根据该不锈钢材料的抗腐蚀性能指标：如年化腐蚀率等性能指标，结合油田井况的腐蚀性、管柱的设计寿命等因素，综合考虑管柱安全性以后确定。不锈钢材质的内衬管壁厚的变化范围是1.5～3mm。
本发明所涉及到的不锈钢材料，可以包括但不限于304不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢等。
本说明书中涉及到的带有序号命名的技术特征(如基管一、基管二、内衬管一、内衬管二、内衬管一外翻边、内衬管二外翻边等)，仅仅是为了区别各技术特征，并不代表各技术特征之间的位置关系、安装顺序及工作顺序等。
在本说明书的描述中，需要理解的是，“内衬管一”、“内衬管二”、“内衬管一外翻边”、“内衬管二外翻边”、“外表面”、“内凸”、“向外”、“外螺纹”、“内螺纹”、“底部”、“外密封组合面”、“内密封组合面”、“内圆弧过渡面”、“外圆弧过渡面”等描述的方位或者位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅是本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.双金属耐蚀油套管，其特征在于，包括基管和内贴合于所述基管的不锈钢材质的内衬管，所述内衬管的端部设置有向外翻折成锥形的外翻边。
2.双金属耐蚀油套管连接装置，包括：螺纹连接的油套管和接箍，所述油套管具有外螺纹，所述外螺纹的端部设置有外密封组合面，所述接箍设置有接箍凸台，所述接箍具有内螺纹，所述内螺纹的根部止于所述接箍凸台并设置有与所述外密封组合面配合的内密封组合面，其特征在于，
所述油套管采用权利要求1所述的双金属耐蚀油套管，所述外密封组合面由所述外翻边与所述基管共同形成，所述外密封组合面包括基管球面以及与所述基管球面紧密贴合的内衬管球面，在所述基管球面的外端，所述内衬管设置有内衬管密封端面；所述内密封组合面包括与所述基管球面配合的接箍圆锥面，在所述接箍圆锥面的底端，所述接箍凸台设置有接箍密封端面；在内衬管密封端面与所述接箍密封端面贴合位置，所述基管球面、所述内衬管球面皆与所述接箍圆锥面过盈配合。
3.如权利要求2所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述接箍圆锥面的锥度为10°～35°。
4.如权利要求2所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述基管球面的半径为3mm-20mm。
5.如权利要求2所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述基管球面与所述基管的外螺纹之间设置有基管圆柱过渡面，所述接箍圆锥面与所述接箍的内螺纹之间设置有接箍圆柱过渡面，所述基管圆柱过渡面的直径小于所述接箍圆柱过渡面的直径。
6.如权利要求5所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述内衬管密封端面为设置在所述基管端部的倒锥面，所述倒锥面的锥度为0°～-20°。
7.如权利要求6所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述接箍密封端面为设置于所述接箍圆锥面外端的圆锥面，所述圆锥面与所述倒锥面贴合。
8.如权利要求7所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述接箍密封端面与所述接箍圆锥面之间为内圆弧过渡面，所述内衬管密封端面与所述基管球面之间为外圆弧过渡面，所述内圆弧过渡面半径小于所述外圆弧过渡面的半径。
9.如权利要求8所述的双金属耐蚀油套管连接装置，其特征在于，所述内圆弧过渡面半径小于0.5mm，所述外圆弧过渡面的半径大于0.5mm。
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