CN112824727A - 一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法 - Google Patents

一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法，所述双金属复合管，包括外管、及设于所述外管内壁上的内衬管，包括设于一根所述双金属复合管端部的公螺纹，及设于另一根所述双金属复合管端部的母螺纹；所述公螺纹与所述母螺纹之间相互旋拧连接，所述公螺纹的头端部台肩与所述母螺纹的根部台肩之间的密封面为过盈配合形成密封结构；所述外管内壁上还设有隔离层。本发明采用螺纹连接，在保证连接强度基础上能够有效隔离腐蚀介质，避免对外层钢管造成腐蚀影响。

Description

一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法
技术领域
本发明涉及各类石油油管工程中的复合管螺纹接头，更具体地说，涉及一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法。
背景技术
油套管是石油开采工程中的专用管材，在钻井结束后套管支撑井壁，油管则将原油和天然气输送到地表，最终实现油气开采。这个过程中油管和油管之间以及套管与套管之间需要通过螺纹接头实现连接。油套管通过螺纹连接形成足够井深深度的油套管柱，实现油气资源的开采。开采过程中，管柱要承受拉伸、压缩、内压、外压以及弯曲、温度等载荷，受力苛刻，连接螺纹接头是其中最薄弱的环节。
随着油气开采环境的日益苛刻，常规油井管产品已无法满足高腐蚀环境下的油气开采需求。为此越来越多的腐蚀油气田开始采用高合金管材，例如超级不锈钢、镍基合金等。然而这些材质合金含量高，生产和使用成本显著增加。为此，新型的双金属复合管通过采用常规钢管内衬高合金耐腐蚀管的方式逐步受到认可。这种管材通过外部钢管保证管柱强度，内衬高合金耐腐蚀管材满足抗腐蚀要求，同时通过金属复合降低了高合金管材的用量，减少了油气开采成本。
目前，双金属复合管主要通过焊接方式实现连接，这一方式满足了陆上输送管的使用要求，但对于油气开采的油井管不能满足使用要求。油井管在井下受力复杂，需要保证足够的连接强度，然而焊接部位的连接强度难以保证。若采用常规的气密封特殊螺纹接头，由于结构特点无法完全隔离腐蚀介质与外部钢管的接触，容易造成腐蚀失效的风险。
在现有的专利申请中，如专利申请号200820108713.X所公开了一种双金属复合管螺纹连接接头，该接头采用焊接短节方式进行连接，通过对双金属复合管两端焊接耐腐蚀的高合金材质螺纹接头实现了连接和耐腐蚀功能。但这种方式仍然依赖于焊接完成。
又如专利申请号201510256945.4所公开了一种双金属复合管管端连接装置，通过对双金属管管端堆焊耐腐蚀合金并与对应的密封环配合形成锥面密封，实现耐腐蚀功能。然而这一接头仍然依赖焊接技术。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法，采用螺纹连接，在保证连接强度基础上能够有效隔离腐蚀介质，避免对外层钢管造成腐蚀影响。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，一种双金属复合管螺纹接头，所述双金属复合管，包括外管、及设于所述外管内壁上的内衬管，包括设于一根所述双金属复合管端部的公螺纹，及设于另一根所述双金属复合管端部的母螺纹；
所述公螺纹与所述母螺纹之间相互旋拧连接，所述公螺纹的头端部台肩与所述母螺纹的根部台肩之间的密封面为过盈配合形成密封结构；
所述外管内壁上还设有隔离层。
所述密封面过盈配合为锥面-锥面金属密封配合、弧面-锥面金属密封配合或弧面-弧面金属密封配合。
所述隔离层，包括具有所述公螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有内衬管延伸段，所述内衬管延伸段设置为翻边结构包覆于所述公螺纹头端部的台肩上；及
具有所述母螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上也连有内衬管延伸段，所述内衬管延伸段设置为翻边结构包覆于所述母螺纹头端部的台肩上。
所述隔离层，包括具有所述公螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有防腐涂层，所述防腐涂层延伸至所述公螺纹头端部的台肩上；及
具有所述母螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有防腐涂层，所述防腐涂层延伸至所述母螺纹头端部的台肩上。
所述公螺纹与所述母螺纹均为锥螺纹形式。
另一方面，一种双金属复合管螺纹接头的制备方法，包括：
在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹，及与所述公螺纹配合的台肩；在另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹，及与所述母螺纹配合的台肩；
所述公螺纹的台肩与所述母螺纹的台肩之间采用过盈配合形成密封结构；
在所述双金属复合管的所述外管内壁上设置隔离层，所述隔离层为所述内衬管延伸加工方式，或防腐涂层涂覆方式。
所述内衬管延伸加工方式，具体为：
1)在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹后，将所述内衬管延伸至所述双金属复合管端部外部，所述内衬管延伸的长度为5mm～30mm；
2)采用成型工艺将延伸至所述双金属复合管端部外部的所述内衬管进行外翻成型，使其与所述公螺纹的台肩贴合；
3)对所述内衬管外翻成型部分进行二次成型，使其与所述公螺纹的台肩紧密贴合；
4)对另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹后，将所述内衬管按上述步骤1)至步骤3)所述进行加工。
所述防腐涂层涂覆方式，具体为：
1)在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹后，将所述内衬管缩进至所述外管内部，使所述内衬管端面距所述双金属复合管端部的轴向距离50mm～100mm；
2)对未具有所述内衬管的所述外管内壁上进行表面粗糙度处理；
3)在表面粗糙度处理后的所述外管内壁上涂覆防腐涂层，所述防腐涂层的一端与所述内衬管的端部连接，所述防腐涂层的另一端涂覆至所述公螺纹的台肩上；
4)对另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹后，将所述内衬管按上述步骤1)至步骤3)所述进行加工。
所述内衬管外翻成型部分与所述公螺纹台肩贴合处的厚度为0.5mm～1.0mm，且在圆周方向上均匀分布，厚度波动＜0.2mm。
所述表面粗糙度处理为，在所述外管内壁上0～100mm范围内进行喷砂处理，使所述外管内壁表面粗糙度达到Ra2.0um以上。
本发明所提供的一种双金属复合管螺纹接头及其制备方法，通过上扣使得公母螺纹啮合完成接头连接；并通过密封结构的金属密封配合实现对腐蚀介质的隔离。利用隔离层避免腐蚀介质接触螺纹及钢管本体，达到密封效果。本发明加工可行性好，加工效率高，满足产品使用要求。
附图说明
图1是本发明双金属复合管螺纹接头的结构示意图；
图2是本发明双金属复合管螺纹接头的制备方法中内衬管延伸加工方式的示意图；
图3是本发明双金属复合管螺纹接头的制备方法中防腐涂层涂覆方式的示意图；
图4是本发明双金属复合管螺纹接头实施例1的示意图；
图5是本发明双金属复合管螺纹接头实施例2的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合图1至图5所示，本发明所提供的一种双金属复合管螺纹接头，所述双金属复合管，包括外管1、及设于所述外管1内壁上的内衬管2，上述为现有技术部分，在此就不再赘述。与现有技术不同的是，包括设于一根所述双金属复合管端部的公螺纹3，及设于另一根所述双金属复合管端部的母螺纹4。
较佳的，所述公螺纹3与所述母螺纹4可以采用锥螺纹等多种螺纹形式，所述公螺纹3与所述母螺纹4之间相互旋拧连接，所述公螺纹3的头端部台肩31与所述母螺纹4的根部台肩41之间的密封面为过盈配合形成密封结构5，所述密封面过盈配合为锥面-锥面金属密封配合、弧面-锥面金属密封配合或弧面-弧面金属密封配合，起到密封作用。
较佳的，所述外管1内壁上还设有隔离层6，通过所述隔离层6与所述内衬管2及密封结构的结合，实现对腐蚀介质的隔离，避免腐蚀介质直接接触钢管本体，造成腐蚀失效。
较佳的，所述隔离层6，包括具有所述公螺纹3的所述双金属复合管上所述内衬管2的外端上连有内衬管延伸段7，所述内衬管延伸段7设置为翻边结构直接包覆于所述公螺纹3头端部的台肩31上；及
具有所述母螺纹4的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上也连有内衬管延伸段，所述内衬管延伸段设置为翻边结构包覆于所述母螺纹4头端部的台肩41上。
较佳的，所述隔离层6，包括具有所述公螺纹3的所述双金属复合管上所述内衬管2的外端上连有防腐涂层8，所述防腐涂层8延伸至所述公螺纹3头端部的台肩31上；及
具有所述母螺纹4的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有防腐涂层8，所述防腐涂层8延伸至所述母螺纹4头端部的台肩41上。
本发明还提供了一种双金属复合管螺纹接头的制备方法，包括：
在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹3，及与所述公螺纹3配合的台肩31；在另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹4，及与所述母螺纹4配合的台肩41。
较佳的，所述公螺纹3的台肩31与所述母螺纹4的台肩41之间采用过盈配合形成密封结构，密封结构的过盈配合形式可以采用锥面-锥面金属密封配合、弧面-锥面金属密封配合或弧面-弧面金属密封等密封形式。
较佳的，在所述双金属复合管的所述外管1内壁上设置隔离层6，所述隔离层6可以采用所述内衬管延伸加工方式，或防腐涂层涂覆方式制成。
较佳的，所述内衬管延伸加工方式，具体为：
1)在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹3后，将所述内衬管2延伸至所述双金属复合管端部外部，形成内衬管延伸段7，所述内衬管延伸段7的长度为5mm～30mm；
2)采用成型工艺将延伸至所述双金属复合管端部外部的所述内衬管延伸段7进行外翻成型，使其与所述公螺纹3的台肩31贴合；
3)对所述内衬管2外翻成型部分进行二次成型，使其与所述公螺纹的台肩紧密贴合，贴合部分的所述内衬管延伸段7的厚度为0.5mm～1.0mm，且在圆周方向上均匀分布，厚度波动＜0.2mm；
4)对另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹4后，将所述内衬管2按上述步骤1)至步骤3)所述进行加工。若对应加工有母螺纹4的所述双金属复合管采用耐蚀合金制成，该所述双金属复合管可以无所述内衬管2。
较佳的，所述防腐涂层涂覆方式，具体为：
1)在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹3后，将所述内衬管2缩进至所述外管1内部，使所述内衬管2端面距所述双金属复合管端部的轴向距离50mm～100mm；
2)对未具有所述内衬管2的所述外管1内壁上进行表面粗糙度处理，主要为在所述外管1内壁上0～100mm范围内进行喷砂处理，使所述外管1内壁表面粗糙度达到Ra2.0um以上；
3)在表面粗糙度处理后的所述外管1内壁上涂覆防腐涂层8，所述防腐涂层8的一端与所述内衬管2的端部连接，所述防腐涂层8的另一端涂覆至所述公螺纹3的台肩31上；
4)对另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹4后，将所述内衬管2按上述步骤1)至步骤3)所述进行加工。若对应加工有母螺纹4的所述双金属复合管采用耐蚀合金制成，该所述双金属复合管可以无所述内衬管2，直接在所述外管1内壁上涂覆防腐涂层8。
实施例1
如图4所示，对所述双金属复合管的所述内衬管2沿所述双金属复合管外端延伸并扩展，使所述内衬管2覆盖金属密封部位；母螺纹4采用耐腐蚀高合金材质。接头完成上扣后密封部位及管体内壁均覆盖耐腐蚀高合金材质，从而保证接头防腐蚀和密封性能。
实施例2
如图5所示，在螺纹接头内壁及密封面部位涂覆防腐涂层8，所述防腐涂层8与所述双金属复合管的所述内衬层紧密结合，实现腐蚀介质隔离，达到密封要求。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种双金属复合管螺纹接头，所述双金属复合管，包括外管、及设于所述外管内壁上的内衬管，其特征在于：包括设于一根所述双金属复合管端部的公螺纹，及设于另一根所述双金属复合管端部的母螺纹；
所述公螺纹与所述母螺纹之间相互旋拧连接，所述公螺纹的头端部台肩与所述母螺纹的根部台肩之间的密封面为过盈配合形成密封结构；
所述外管内壁上还设有隔离层。
2.如权利要求1所述的双金属复合管螺纹接头，其特征在于：所述密封面过盈配合为锥面-锥面金属密封配合、弧面-锥面金属密封配合或弧面-弧面金属密封配合。
3.如权利要求1所述的双金属复合管螺纹接头，其特征在于：所述隔离层，包括具有所述公螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有内衬管延伸段，所述内衬管延伸段设置为翻边结构包覆于所述公螺纹头端部的台肩上；及
具有所述母螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上也连有内衬管延伸段，所述内衬管延伸段设置为翻边结构包覆于所述母螺纹头端部的台肩上。
4.如权利要求1所述的双金属复合管螺纹接头，其特征在于：所述隔离层，包括具有所述公螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有防腐涂层，所述防腐涂层延伸至所述公螺纹头端部的台肩上；及
具有所述母螺纹的所述双金属复合管上所述内衬管的外端上连有防腐涂层，所述防腐涂层延伸至所述母螺纹头端部的台肩上。
5.如权利要求1所述的双金属复合管螺纹接头，其特征在于：所述公螺纹与所述母螺纹均为锥螺纹形式。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的双金属复合管螺纹接头制备方法，其特征在于：包括
在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹，及与所述公螺纹配合的台肩；在另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹，及与所述母螺纹配合的台肩；
所述公螺纹的台肩与所述母螺纹的台肩之间采用过盈配合形成密封结构；
在所述双金属复合管的所述外管内壁上设置隔离层，所述隔离层为所述内衬管延伸加工方式，或防腐涂层涂覆方式。
7.如权利要求6所述的双金属复合管螺纹接头制备方法，其特征在于：所述内衬管延伸加工方式，具体为：
1)在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹后，将所述内衬管延伸至所述双金属复合管端部外部，所述内衬管延伸的长度为5mm～30mm；
2)采用成型工艺将延伸至所述双金属复合管端部外部的所述内衬管进行外翻成型，使其与所述公螺纹的台肩贴合；
3)对所述内衬管外翻成型部分进行二次成型，使其与所述公螺纹的台肩紧密贴合；
4)对另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹后，将所述内衬管按上述步骤1)至步骤3)所述进行加工。
8.如权利要求6所述的双金属复合管螺纹接头制备方法，其特征在于：所述防腐涂层涂覆方式，具体为：
1)在一根所述双金属复合管的端部加工公螺纹后，将所述内衬管缩进至所述外管内部，使所述内衬管端面距所述双金属复合管端部的轴向距离50mm～100mm；
2)对未具有所述内衬管的所述外管内壁上进行表面粗糙度处理；
3)在表面粗糙度处理后的所述外管内壁上涂覆防腐涂层，所述防腐涂层的一端与所述内衬管的端部连接，所述防腐涂层的另一端涂覆至所述公螺纹的台肩上；
4)对另一根所述双金属复合管的端部加工母螺纹后，将所述内衬管按上述步骤1)至步骤3)所述进行加工。
9.如权利要求7所述的双金属复合管螺纹接头制备方法，其特征在于：所述内衬管外翻成型部分与所述公螺纹台肩贴合处的厚度为0.5mm～1.0mm，且在圆周方向上均匀分布，厚度波动＜0.2mm。
10.如权利要求8所述的双金属复合管螺纹接头制备方法，其特征在于：所述表面粗糙度处理为，在所述外管内壁上0～100mm范围内进行喷砂处理，使所述外管内壁表面粗糙度达到Ra2.0um以上。
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