CN114526018A - 一种合金隔热保温管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地热资源开采与利用技术领域，尤其涉及一种合金隔热保温管。该合金隔热保温管解决了现有钢制管柱中存在的技术不足，使得本产品可进一步应用于深度3000米～4000米或更深地热井中，且具有更为可靠的保温防腐性能，也可以推广至稠油热采井注汽管柱等应用场合，对于地热井及稠油热采井的降本增效具有重要意义，填补相关领域的技术空白。一种合金隔热保温管，包括有：管体以及管箍；管体与管箍的接连位置处分别设置有相互配合的螺纹齿牙；其中，管体由内管和外管构成，内管、外管之间形成有管体环空腔；管箍由外壳和内芯构成，外壳、内芯之间形成有管箍环空腔；管体环空腔、管箍环空腔均进行隔热保温处理。
Description
技术领域
本发明属于地热资源开采与利用技术领域，尤其涉及一种合金隔热保温管。
背景技术
地热能（Geothermal Energy）为由地壳抽取的天然热能，属于一种清洁可持续利用的能源，其具有稳定、连续、利用效率高等优势。现有针对地热能的利用可主要分为地热发电和直接利用两大类。我国地热资源丰富，在地热资源的直接利用方面连续多年位居世界前列，其中利用地热集中供暖以及供热水已成为地热利用中最普遍的方式，收到了良好的经济技术效益，节约了能源，大大缓解了化石能源带来的环保压力，对实现“碳达峰”、“碳中和”目标具有现实意义。
然而发明人在进一步研究后发现，现有的地热井以及稠油热采井中大多使用了传统加保温层的钢管作为开采保温管柱；而上述钢制保温管柱存在有诸如缺陷，例如：钢制管柱自重大；下井深度受限（一般＜2500米）；对作业设备要求高，劳动强度大；钢制管柱易于腐蚀失效，更换增加了额外的作业成本，且增加了额外的地热井安全生产风险等等。因此，亟待本领域技术人员提供一种使用效果更加可靠、应用条件更为宽泛的钢制管柱替代产品。
发明内容
本发明提供了一种合金隔热保温管，该合金隔热保温管解决了现有钢制管柱中存在的技术不足，使得本产品可进一步应用于深度3000米～4000米或更深地热井中，且具有更为可靠的保温防腐性能，也可以推广至稠油热采井注汽管柱等应用场合，对于地热井及稠油热采井的降本增效具有重要意义，填补相关领域的技术空白。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种合金隔热保温管，包括有：
管体以及管箍；管体与管箍的接连位置处分别设置有相互配合的螺纹齿牙；
其中，所述管体由内管和外管构成，内管、外管之间形成有管体环空腔；所述管箍由外壳和内芯构成，外壳、内芯之间形成有管箍环空腔；
管体环空腔、管箍环空腔均进行隔热保温处理。
较为优选的，所述管体采用将内管两侧端部的环向焊接固定在外管上的方式制备形成，管体的内管、外管均采用铝合金材质或钛合金材质或镁合金材质。
较为优选的，所述管箍采用将内芯环向焊接固定在外壳上的方式制备形成，管箍的外壳、内芯均采用铝合金材质或钛合金材质或镁合金材质。
较为优选的，对管体环空腔、管箍环空腔进行隔热保温处理的方式至少包括有：
向管体环空腔、管箍环空腔内填充隔热保温材料；
向管体环空腔、管箍环空腔内填充吸氢剂；
对管体环空腔、管箍环空腔抽真空；
向管体环空腔、管箍环空腔内回充惰性气体。
较为优选的，螺纹齿牙开始段与结束段所在位置处的管体以及管箍上还分别设置有密封台肩。
较为优选的，当管体与管箍的螺纹齿牙完全旋转啮合后，管体与管箍的密封台肩过盈配合，密封台肩的过盈量为0.08mm-0.16mm。
较为优选的，所述管体中内管的壁厚为2.0-4.0mm，外管的壁厚为3.5-6.0mm，管体环空腔的间隙不小于4.0mm；
所述管箍中外壳的壁厚不小于4.0mm，管箍环空腔的间隙不小于3.0mm。
本发明提供了一种合金隔热保温管，该种合金隔热保温管包括有管体以及管箍，其中，管体由内管和外管构成，内管、外管之间形成有管体环空腔；管箍由外壳和内芯构成，外壳、内芯之间形成有管箍环空腔。具有上述结构特征的合金隔热保温管，相较于现有常用的无缝钢管，具有更轻的质量、更好的耐腐蚀性、更好的抗弯曲载荷性能以及相对较低的价格；在相同条件下，铝合金管柱重量仅为钢制管柱重量的1/3，可以大幅降低管柱重量，减轻作业设备的重量，节约作业时间；降低了劳动强度，提高了管柱的使用寿命，并可实现更大的下井深度；同时，由于设置了管体环空腔、管箍环空腔以及密封台肩，具有更为明显的隔热效果和密封效果，管柱导热系数低于0 .02w/(m∙℃)，可以大大减小流体通过管柱时的热量损失，可有效的提高地热利用率35％以上，最终获得更高的技术经济效益。因此，本发明提供的合金隔热保温管具有结构简单、重量轻、耐腐蚀、寿命长、成本低、隔热效果显著等优点，对于地热井及稠油热采井的降本增效具有重要意义。
附图说明
该附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明提供的合金隔热保温管的结构示意图。
图2是本发明中管体的结构示意图。
图3是本发明中管箍的结构示意图。
附图标记：1-管体部分；2-外管；3-内管；4-管体环空腔；5-管箍部分；6-外壳；7-内芯；8-管箍环空腔；9-管体内管、外管的环焊缝；10-管箍外壳、内芯的焊接环；11-管体外设置的螺纹齿牙；12-管箍内设置的螺纹齿牙；13-管体外螺纹齿牙的首端设置的密封台肩；14-管箍内螺纹齿牙的首端设置的密封台肩；15-管体外螺纹齿牙的末端设置的密封台肩；16-管箍内螺纹齿牙的末端设置的密封台肩；17-管箍环空腔内填充的隔热保温材料；18-管体环空腔内填充的隔热保温材料。
具体实施方式
本发明提供了一种合金隔热保温管，该合金隔热保温管解决了现有钢制管柱中存在的技术不足，使得本产品可进一步应用于深度3000米～4000米或更深地热井中，且具有更为可靠的保温防腐性能，也可以推广至稠油热采井注汽管柱等应用场合，对于地热井及稠油热采井的降本增效具有重要意义，填补相关领域的技术空白。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种合金隔热保温管，如图1所示，具体包括有：管体以及管箍；管体与管箍的接连位置处分别设置有相互配合的螺纹齿牙。
其中，管体由内管和外管两部分构成；如图2所示，内管、外管之间形成有管体环空腔；而管箍由外壳和内芯两部分构成；如图3所示，外壳、内芯之间形成有管箍环空腔。该管体环空腔、管箍环空腔均进行了隔热保温处理。
进一步的，作为本发明的一种较为优选的实施方式，管体采用将内管两侧端部的环向焊接固定在外管上的方式制备形成，而管箍采用将内芯环向焊接固定在外壳上的方式制备形成；其中，管体的内管、外管，管箍的外壳、内芯可采用铝合金材质或钛合金材质或镁合金材质。这样设置的目的在于，在形成内管、外管结构时，确保管体环空腔、管箍环空腔的成型可靠性。
而作为对管体环空腔、管箍环空腔进行隔热保温处理的详细解释说明，其具体处理方式可参考如下：以管体环空腔为例进行介绍，可选择向管体环空腔内填充隔热保温材料、或者向管体环空腔内填充吸氢剂、或者对管体环空腔抽真空、或者向管体环空腔内回充惰性气体；其中，当以向管体环空腔内填充隔热保温材料的方式进行隔热保温处理时，可使用二氧化硅气凝胶柔性隔热毡作为可选的隔热保温材料；通过将该二氧化硅气凝胶柔性隔热毡预先包覆在内管上，并在内管与外管焊接固定时封入成型的管体环空腔中，实现对管体环空腔的隔热保温处理。而与之相类似的，管箍环空腔同样以选择使用填充隔热保温材料的方式进行隔热保温处理为例进行解释说明，隔热保温材料同样可选择使用二氧化硅气凝胶柔性隔热毡。具体处理时，将隔热保温材料二氧化硅气凝胶柔性隔热毡预先包覆在内芯上，并借由外壳与内芯的焊接成型，将隔热保温材料封入管箍环空腔，实现对管箍环空腔的隔热保温处理。
此外，作为本发明的一种较为优选的实施方式，在螺纹齿牙开始段与结束段所在位置处的管体以及管箍上还分别设置有密封台肩。参照如图1-图3所示，当管体与管箍的螺纹齿牙完全旋转啮合后，管体与管箍的密封台肩过盈配合。
具体的，管体的两端端口处设有外螺纹齿牙，该外螺纹齿牙的首端设置的密封台肩（参考附图标记13），该外螺纹齿牙的末端设置的密封台肩（参考附图标记15）；而管箍的内壁设有内螺纹齿牙（与管体的外螺纹齿牙相配合使用），该内螺纹齿牙的首端设置的密封台肩（参考附图标记14），该内螺纹齿牙的末端设置的密封台肩（参考附图标记16）。当外螺纹齿牙、内螺纹齿牙的螺纹完全旋合连接后，密封台肩（参考附图标记13）与密封台肩（参考附图标记14）、密封台肩（参考附图标记15）与密封台肩（参考附图标记16）两两相配合，起到过盈密封的效果，其过盈量优选选择为0.08mm-0.16mm。
除此之外，作为对本发明的一种补充说明，以下是对本发明合金隔热保温管中各结构单元尺寸的优选限定：其中，具体的，管体中内管的壁厚为2.0-4.0mm，外管的壁厚为3.5-6.0mm，管体环空腔的间隙不小于4.0mm；管箍中外壳的壁厚不小于4.0mm，管箍环空腔的间隙不小于3.0mm。
本发明提供了一种合金隔热保温管，该种合金隔热保温管包括有管体以及管箍，其中，管体由内管和外管构成，内管、外管之间形成有管体环空腔；管箍由外壳和内芯构成，外壳、内芯之间形成有管箍环空腔。具有上述结构特征的合金隔热保温管，相较于现有常用的无缝钢管，具有更轻的质量、更好的耐腐蚀性、更好的抗弯曲载荷性能以及相对较低的价格；在相同条件下，铝合金管柱重量仅为钢制管柱重量的1/3，可以大幅降低管柱重量，减轻作业设备的重量，节约作业时间；降低了劳动强度，提高了管柱的使用寿命，并可实现更大的下井深度；同时，由于设置了管体环空腔、管箍环空腔以及密封台肩，具有更为明显的隔热效果和密封效果，管柱导热系数低于0 .02w/(m∙℃)，可以大大减小流体通过管柱时的热量损失，可有效的提高地热利用率35％以上，最终获得更高的技术经济效益。因此，本发明提供的合金隔热保温管具有结构简单、重量轻、耐腐蚀、寿命长、成本低、隔热效果显著等优点，对于地热井及稠油热采井的降本增效具有重要意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种合金隔热保温管，其特征在于，包括有：
管体以及管箍；管体与管箍的接连位置处分别设置有相互配合的螺纹齿牙；
其中，所述管体由内管和外管构成，内管、外管之间形成有管体环空腔；所述管箍由外壳和内芯构成，外壳、内芯之间形成有管箍环空腔；
管体环空腔、管箍环空腔均进行隔热保温处理。
2.根据权利要求1所述的一种合金隔热保温管，其特征在于，所述管体采用将内管两侧端部的环向焊接固定在外管上的方式制备形成，管体的内管、外管均采用铝合金材质或钛合金材质或镁合金材质。
3.根据权利要求1所述的一种合金隔热保温管，其特征在于，所述管箍采用将内芯环向焊接固定在外壳上的方式制备形成，管箍的外壳、内芯均采用铝合金材质或钛合金材质或镁合金材质。
4.根据权利要求1所述的一种合金隔热保温管，其特征在于，对管体环空腔、管箍环空腔进行隔热保温处理的方式至少包括有：
向管体环空腔、管箍环空腔内填充隔热保温材料；
向管体环空腔、管箍环空腔内填充吸氢剂；
对管体环空腔、管箍环空腔抽真空；
向管体环空腔、管箍环空腔内回充惰性气体。
5.根据权利要求1所述的一种合金隔热保温管，其特征在于，螺纹齿牙开始段与结束段所在位置处的管体以及管箍上还分别设置有密封台肩。
6.根据权利要求5所述的一种合金隔热保温管，其特征在于，当管体与管箍的螺纹齿牙完全旋转啮合后，管体与管箍的密封台肩过盈配合，密封台肩的过盈量为0.08mm-0.16mm。
7.根据权利要求1所述的一种合金隔热保温管，其特征在于，所述管体中内管的壁厚为2.0-4.0mm，外管的壁厚为3.5-6.0mm，管体环空腔的间隙不小于4.0mm；
所述管箍中外壳的壁厚不小于4.0mm，管箍环空腔的间隙不小于3.0mm。
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