CN116291234B - 一种耐腐蚀油套管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐腐蚀油套管及其制备方法，涉及石油套管技术领域。该种耐腐蚀油套管，包括用于连接第一连接管道和第二连接管道的套管主体，所述套管主体内壁中心设置有内加强部，所述内加强部顶部和底部的边缘位置分别开设有第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽和第二密封槽内分别安装有第一密封垫圈和第二密封垫圈；所述套管主体的外壁一侧分别开设有第一阶梯孔和第二阶梯孔。通过在套管主体内设置一体式的内加强部，使得套管主体的整体抗压能够更强，当套管主体内原油压力过大时，内加强部的设计可以增强套管主体内壁的抗压能力，保证在管内高压状态下套管主体也不会轻易发生原油泄漏、套管变形或破裂的情况。
Description
技术领域
本发明涉及石油套管技术领域，具体为一种耐腐蚀油套管及其制备方法。
背景技术
石油专用管主要用于油、气井的钻探及油、气的输送，它包括石油钻管、抽油管和石油套管。石油钻管主要用于连接钻铤和钻头并传递钻井动力。抽油管主要将油井底部的油、气输送到地面；石油套管主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑，以保证钻井过程的进行和完井后整个油井的正常运行，每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。套管下井后要采用水泥固井，它与油管、钻杆不同，不可以重复使用，属于一次性消耗材料。所以，套管的消耗量占全部油井管的70%以上。
石油套管是维持油井运行的生命线，由于地质条件不同，井下受力状态复杂，拉、压、弯、扭应力综合作用作用于管体，这对套管本身的质量提出了较高的要求，油套管的连接部是其重要的组成部分，也是最易发生泄漏以及被腐蚀的部位，目前市场上大多数油套管连接部都没有任何的加强处理，因此当主套管内压力过大或是瞬间压力突然增大时，很容易发生泄漏、甚至是破裂的情况，而且油套管属于一次性消耗品，一般无法进行维修或更换，因此一旦发生泄漏或损坏，可能会导致整口井的减产，甚至是报废；其次，由于原油中含有大量具有腐蚀性的物质，包括活性硫化物（如元素硫、硫化氢和硫醇等）和有机酸性物质（如RCOH），还有少量的无机酸和碱性物质等，因此未经特殊处理的主管道连接部也容易在长时间的持续工作过程中被逐渐腐蚀，进而也容易导致连接部位逐渐因腐蚀而发生泄漏，甚至最终在管道压力的辅助作用下而加速破裂，进而造成油井的减产。
为此，我们研发出了新的一种耐腐蚀油套管及其制备方法。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐腐蚀油套管及其制备方法，解决了现有油管套易发生泄漏以及被腐蚀的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种耐腐蚀油套管，包括用于连接第一连接管道和第二连接管道的套管主体，所述套管主体内壁中心设置有内加强部，所述内加强部顶部和底部的边缘位置分别开设有第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽和第二密封槽内分别安装有第一密封垫圈和第二密封垫圈。
通过上述技术方案，通过在第一密封槽和第二密封槽内分别安装第一密封垫圈和第二密封垫圈，当第一连接管道和第二连接管道的端部与第一密封垫圈和第二密封垫圈紧密接触时，可以增强第一连接管道和第二连接管道与套管主体连接的密封性，可以防止管内的原油因较大的压力而渗入两者连接部的细缝中，从而可以有效避免原油发生渗漏的情况，进一步保证了套管的密封性；
所述套管主体的外壁一侧分别开设有第一阶梯孔和第二阶梯孔，所述第一阶梯孔和第二阶梯孔内分别螺纹连接有与第一连接管道和第二连接管道相对应的第一固定螺钉和第二固定螺钉。
通过上述技术方案，第一固定螺钉和第二固定螺钉可以分别对与套管主体连接的第一连接管道和第二连接管道进行辅助固定，可以防止螺纹连接的第一连接管道和第二连接管道发生松动，进一步保证了连接的牢固性与稳定性；
所述套管主体内壁的顶部和底部分别设有与第一连接管道和第二连接管道相对应的第一内螺纹和第二内螺纹。
通过上述技术方案，使得第一连接管道能够与第一内螺纹螺纹连接，第二连接管道能够与第二内螺纹螺纹连接，进而实现快速的连接固定。
优选的，所述套管主体和内加强部是由不锈钢材质制成，且套管主体和内加强部内外表面均电镀有防腐层。
通过上述技术方案，由不锈钢材质制成的套管主体和内加强部不仅整体结构牢固稳定，同时在管内高压的情况下也不会轻易发生变形渗漏或破裂的情况；另外，通过在套管主体和内加强部内外表面电镀有防腐层，可以有效增强油套管的整体耐腐蚀性能，防止原油中大量的活性硫化物、有机酸性物质、无机酸和碱性物质腐蚀套管主体和内加强部，进一步保证了整个套管整体的防护性能，可以有效防止因原油的长期腐蚀而发生泄漏的情况，保证了油套管在长期工作过程中的稳定性与可靠性，同时也延长了其使用寿命。
优选的，所述内加强部为第一加强部，所述第一加强部包括加强环，所述加强环内壁的顶部和底部均设有第一倒角，通过在套管主体内壁中心设置加强环。
通过上述技术方案，在套管主体与第一连接管道和第二连接管道连接后，可以保证套管主体中部的整体抗压能力，可以有效避免因主套管内压力过大或是瞬间压力突然增大时而发生泄漏、甚至是破裂的情况。
优选的，所述加强环呈圆环状结构，且加强环与套管主体为一体式结构。
通过上述技术方案，使得其整体的结构更加简单牢固，增强了套管主体的整体强度和抗压能力，同时其圆环状的结构设计也可以保证原油的通过效率，不会影响管内原油的正常流动。
优选的，所述内加强部为第二加强部，所述第二加强部包括第一加强架，所述第一加强架的中心开设有中部圆孔，所述第一加强架的周侧开设有多个扇形孔，所述中部圆孔和多个扇形孔内壁的顶部和底部均设有第二倒角。
通过上述技术方案，通过在套管主体内壁中心位置设置第一加强架，可以进一步增强套管主体的整体强度，管内的原油可以经中部圆孔和多个扇形孔正常流过套管主体。
优选的，所述第一加强架与套管主体为一体式结构，且多个所述扇形孔在第一加强架的周侧均匀分布。
通过上述技术方案，通过设置一体式的第一加强架，使得套管主体的整体抗压能够更强，当套管主体内原油压力过大时，第一加强架的设计可以增强套管主体内壁的抗压能力，保证在管内高压状态下套管主体也不会轻易发生变形或破裂的情况。
所述内加强部为第三加强部，所述第三加强部包括第二加强架，所述第二加强架上开设有多个大圆孔，所述第二加强架的周侧开设有多个小圆孔，所述大圆孔和小圆孔内壁的顶部和底部均设有第三倒角。
通过上述技术方案，通过在套管主体内壁中心设置一体式的第二加强架，同样可以增强套管主体整体的强度和抗压能力，管内的原油可以经多个大圆孔和小圆孔流过，密集分布的多个大圆孔和小圆孔可以保证原油的通过效率，同时也在一定程度上降低了第二加强架的整体重量。
优选的，所述第二加强架与套管主体为一体式结构，且多个大圆孔和多个小圆孔在第二加强架上均匀分布。
通过上述技术方案，第二加强架整体呈框架结构设计，在增强套管主体整体强度的同时，也使得套管主体内壁在高压状态下受力更加均匀，不会轻易发生局部变形或破裂的情况。
优选的，所述第一连接管道和第二连接管道的外壁均开设有外螺纹，且第一连接管道与第一内螺纹螺纹连接，第二连接管道与第二内螺纹螺纹连接。
一种耐腐蚀油套管的制备方法，包括以下具体步骤：
S1、铸坯：采用铸造模具铸造出粗坯，钢坯冷却后得到一体成型的套管主体和内加强部；
S2、粗车：采用卧式车床对套管主体的内外圆进行粗车；
S3、精车：利用高精度车床对套管主体的内外圆进行精车加工，加工完成后检测其各尺寸是否在允许误差范围内；
S4、车螺纹：在车床上刀座上装夹螺纹车刀，利用螺纹车刀在套管主体内壁的顶部和底部分别加工出第一内螺纹和第二内螺纹；
S5、钻孔：将上述加工好的套管主体装夹固定在钻床上，利用两个不同直径的钻头钻出第一阶梯孔和第二阶梯孔，并利用攻丝钻头在第一阶梯孔和第二阶梯孔的小孔径内攻出螺纹；
S6、抛光处理：将加工好的套管主体利用抛光机进行抛光加工，去除内外表面多余的毛刺以及不平整的凸起；
S7、电镀处理：将机加工好的套管主体放入电镀池内进行电镀加工，在套管主体内外表面形成由金属镍或铬构成的防腐层；
S8、外表喷漆：利用喷涂设备在套管主体外表面喷涂外保护漆，形成外装甲涂层，喷涂完成后利用烤漆箱快速烘干。
（三）有益效果
本发明提供了一种耐腐蚀油套管及其制备方法。具备以下有益效果：
1、该种耐腐蚀油套管及其制备方法，通过在套管主体内设置一体式的内加强部，使得套管主体的整体抗压能够更强，当套管主体内原油压力过大时，内加强部的设计可以增强套管主体内壁的抗压能力，保证在管内高压状态下套管主体也不会轻易发生原油泄漏、套管变形或破裂的情况。
2、该种耐腐蚀油套管及其制备方法，通过在套管主体和内加强部内外表面电镀有防腐层，可以有效增强油套管的整体耐腐蚀性能，防止原油中大量的活性硫化物、有机酸性物质、无机酸和碱性物质腐蚀套管主体和内加强部，进一步保证了整个套管整体的防护性能，可以有效防止因原油的长期腐蚀而发生泄漏的情况，保证了油套管在长期工作过程中的稳定性与可靠性，同时也延长了其使用寿命。
3、该种耐腐蚀油套管及其制备方法，通过在密封槽内安装密封垫圈，当连接管道的端部与密封垫圈紧密接触时，可以增强连接管道与套管主体连接的密封性，可以防止管内的原油因较大的压力而渗入两者连接部的细缝中，从而可以有效避免原油发生渗漏的情况，进一步保证了套管的密封性。
附图说明
图1为本发明的爆炸图；
图2为本发明的立体结构图；
图3为本发明的主视图；
图4为本发明的右视图；
图5为图4中A-A向剖视图；
图6为本发明实施例一的立体结构示意图；
图7为本发明实施例一的俯视图；
图8为本发明实施例一的右视图；
图9为图8中B-B向剖视图；
图10为本发明实施例二的立体结构示意图；
图11为本发明实施例二的俯视图；
图12为本发明实施例二的右视图；
图13为图12中C-C向剖视图；
图14为本发明实施例三的立体结构示意图；
图15为本发明实施例三的俯视图；
图16为本发明实施例三的右视图；
图17为图16中D-D向剖视图；
图18为图5中的A处的局部放大图。
其中，1、套管主体；2、内加强部；21、第一加强部；211、加强环；212、第一倒角；22、第二加强部；221、第一加强架；222、中部圆孔；223、扇形孔；224、第二倒角；23、第三加强部；231、第二加强架；232、大圆孔；233、小圆孔；234、第三倒角；3、第一密封槽；4、第二密封槽；5、第一密封垫圈；6、第二密封垫圈；7、第一阶梯孔；8、第二阶梯孔；9、第一固定螺钉；10、第二固定螺钉；11、第一内螺纹；12、第二内螺纹；13、第一连接管道；14、第二连接管道；15、防腐层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-图9所示，本发明实施例提供一种耐腐蚀油套管，包括用于连接第一连接管道13和第二连接管道14的套管主体1，套管主体1内壁中心设置有内加强部2，套管主体1和内加强部2是由不锈钢材质制成，如图18所示，且套管主体1和内加强部2内外表面均电镀有防腐层15，由不锈钢材质制成的套管主体1和内加强部2不仅整体结构牢固稳定，同时在管内高压的情况下也不会轻易发生变形渗漏或破裂的情况；另外，通过在套管主体1和内加强部2内外表面电镀有防腐层15，可以有效增强油套管的整体耐腐蚀性能，防止原油中大量的活性硫化物、有机酸性物质、无机酸和碱性物质腐蚀套管主体1和内加强部2，进一步保证了整个套管整体的防护性能，可以有效防止因原油的长期腐蚀而发生泄漏的情况，保证了油套管在长期工作过程中的稳定性与可靠性，同时也延长了其使用寿命；
在套管主体1和内加强部2表面镀上的金属层为金属镍或铬，电镀时，要保护的金属不锈钢作阴极，不易腐蚀的金属镍或铬作为阳极，在含有阳极金属离子的溶液中进行，通电以后，阳极不断溶解，在作阴极的要保护金属不锈钢的表面上，逐渐形成一层阳极金属的保护层，电镀防腐层15既保护了套管主体1和内加强部2不易腐蚀磨损，同时又能保持干净和增加美观；
如图6-图9所示，内加强部2为第一加强部21，第一加强部21包括加强环211，加强环211内壁的顶部和底部均设有第一倒角212，通过在套管主体1内壁中心设置加强环211，在套管主体1与第一连接管道13和第二连接管道14连接后，可以保证套管主体1中部的整体抗压能力，可以有效避免因主套管内压力过大或是瞬间压力突然增大时而发生泄漏、甚至是破裂的情况；加强环211呈圆环状结构，且加强环211与套管主体1为一体式结构，使得其整体的结构更加简单牢固，增强了套管主体1的整体强度和抗压能力，同时其圆环状的结构设计也可以保证原油的通过效率，不会影响管内原油的正常流动；
如图5所示，内加强部2顶部和底部的边缘位置分别开设有第一密封槽3和第二密封槽4，第一密封槽3和第二密封槽4内分别安装有第一密封垫圈5和第二密封垫圈6，通过在第一密封槽3和第二密封槽4内分别安装第一密封垫圈5和第二密封垫圈6，当第一连接管道13和第二连接管道14的端部与第一密封垫圈5和第二密封垫圈6紧密接触时，可以增强第一连接管道13和第二连接管道14与套管主体1连接的密封性，可以防止管内的原油因较大的压力而渗入两者连接部的细缝中，从而可以有效避免原油发生渗漏的情况，进一步保证了套管的密封性；
如图5所示，套管主体1的外壁一侧分别开设有第一阶梯孔7和第二阶梯孔8，第一阶梯孔7和第二阶梯孔8内分别螺纹连接有与第一连接管道13和第二连接管道14相对应的第一固定螺钉9和第二固定螺钉10，第一固定螺钉9和第二固定螺钉10可以分别对与套管主体1连接的第一连接管道13和第二连接管道14进行辅助固定，可以防止螺纹连接的第一连接管道13和第二连接管道14发生松动，进一步保证了连接的牢固性与稳定性；
如图5所示，套管主体1内壁的顶部和底部分别设有与第一连接管道13和第二连接管道14相对应的第一内螺纹11和第二内螺纹12，第一连接管道13和第二连接管道14的外壁均开设有外螺纹，使得第一连接管道13能够与第一内螺纹11螺纹连接，第二连接管道14能够与第二内螺纹12螺纹连接，进而实现快速的连接固定。
耐腐蚀油套管的制备方法，包括以下具体步骤：
S1、铸坯：采用铸造模具铸造出粗坯，钢坯冷却后得到一体成型的套管主体1和内加强部2；
S2、粗车：采用卧式车床对套管主体1的内外圆进行粗车；
S3、精车：利用高精度车床对套管主体1的内外圆进行精车加工，加工完成后检测其各尺寸是否在允许误差范围内；
S4、车螺纹：在车床上刀座上装夹螺纹车刀，利用螺纹车刀在套管主体1内壁的顶部和底部分别加工出第一内螺纹11和第二内螺纹12；
S5、钻孔：将上述加工好的套管主体1装夹固定在钻床上，利用两个不同直径的钻头钻出第一阶梯孔7和第二阶梯孔8，并利用攻丝钻头在第一阶梯孔7和第二阶梯孔8的小孔径内攻出螺纹；
S6、抛光处理：将加工好的套管主体1利用抛光机进行抛光加工，去除内外表面多余的毛刺以及不平整的凸起；
S7、电镀处理：将机加工好的套管主体1放入电镀池内进行电镀加工，在套管主体1内外表面形成由金属镍或铬构成的防腐层15；
S8、外表喷漆：利用喷涂设备在套管主体1外表面喷涂外保护漆，形成外装甲涂层，喷涂完成后利用烤漆箱快速烘干。
实施例二：
如图10-图13所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：内加强部2为第二加强部22，第二加强部22包括第一加强架221，第一加强架221与套管主体1为一体式结构，第一加强架221的中心开设有中部圆孔222，第一加强架221的周侧开设有多个扇形孔223，多个扇形孔223在第一加强架221的周侧均匀分布，中部圆孔222和多个扇形孔223内壁的顶部和底部均设有第二倒角224，通过在套管主体1内壁中心位置设置第一加强架221，可以进一步增强套管主体1的整体强度，管内的原油可以经中部圆孔222和多个扇形孔223正常流过套管主体1，一体式的第一加强架221使得套管主体1的整体抗压能够更强，当套管主体1内原油压力过大时，第一加强架221的设计可以增强套管主体1内壁的抗压能力，保证在管内高压状态下套管主体1也不会轻易发生变形或破裂的情况。
实施例三：
如图14-图17所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：内加强部2为第三加强部23，第三加强部23包括第二加强架231，第二加强架231与套管主体1为一体式结构，第二加强架231上开设有多个大圆孔232，第二加强架231的周侧开设有多个小圆孔233，多个大圆孔232和多个小圆孔233在第二加强架231上均匀分布，大圆孔232和小圆孔233内壁的顶部和底部均设有第三倒角234，通过在套管主体1内壁中心设置一体式的第二加强架231，同样可以增强套管主体1整体的强度和抗压能力，另外，第二加强架231整体呈框架结构设计，在增强套管主体1整体强度的同时，也使得套管主体1内壁在高压状态下受力更加均匀，不会轻易发生局部变形或破裂的情况；管内的原油可以经多个大圆孔232和小圆孔233流过，密集分布的多个大圆孔232和小圆孔233可以保证原油的通过效率，同时也在一定程度上降低了第二加强架231的整体重量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种耐腐蚀油套管的制备方法，包括用于连接第一连接管道（13）和第二连接管道（14）的套管主体（1），其特征在于：所述套管主体（1）内壁中心设置有内加强部（2），所述内加强部（2）顶部和底部的边缘位置分别开设有第一密封槽（3）和第二密封槽（4），所述第一密封槽（3）和第二密封槽（4）内分别安装有第一密封垫圈（5）和第二密封垫圈（6）；
所述套管主体（1）的外壁一侧分别开设有第一阶梯孔（7）和第二阶梯孔（8），所述第一阶梯孔（7）和第二阶梯孔（8）内分别螺纹连接有与第一连接管道（13）和第二连接管道（14）相对应的第一固定螺钉（9）和第二固定螺钉（10）；
所述套管主体（1）内壁的顶部和底部分别设有与第一连接管道（13）和第二连接管道（14）相对应的第一内螺纹（11）和第二内螺纹（12）；
所述耐腐蚀油套管的制备方法包括以下具体步骤：
S1、铸坯：采用铸造模具铸造出粗坯，粗坯冷却后得到一体成型的套管主体（1）和内加强部（2）；
S2、粗车：采用卧式车床对套管主体（1）的内外圆进行粗车；
S3、精车：利用高精度车床对套管主体（1）的内外圆进行精车加工，加工完成后检测其各尺寸是否在允许误差范围内；
S4、车螺纹：在车床上刀座上装夹螺纹车刀，利用螺纹车刀在套管主体（1）内壁的顶部和底部分别加工出第一内螺纹（11）和第二内螺纹（12）；
S5、钻孔：将上述加工好的套管主体（1）装夹固定在钻床上，利用两个不同直径的钻头钻出第一阶梯孔（7）和第二阶梯孔（8），并利用攻丝钻头在第一阶梯孔（7）和第二阶梯孔（8）的小孔径内攻出螺纹；
S6、抛光处理：将加工好的套管主体（1）利用抛光机进行抛光加工，去除内外表面多余的毛刺以及不平整的凸起；
S7、电镀处理：将机加工好的套管主体（1）放入电镀池内进行电镀加工，在套管主体（1）内外表面形成由金属镍或铬构成的防腐层（15）；
S8、外表喷漆：利用喷涂设备在套管主体（1）外表面喷涂外保护漆，形成外装甲涂层，喷涂完成后利用烤漆箱快速烘干。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述套管主体（1）和内加强部（2）是由不锈钢材质制成，且套管主体（1）和内加强部（2）内外表面均电镀有防腐层（15）。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述内加强部（2）为第一加强部（21），所述第一加强部（21）包括加强环（211），所述加强环（211）内壁的顶部和底部均设有第一倒角（212）。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述加强环（211）呈圆环状结构，且加强环（211）与套管主体（1）为一体式结构。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述内加强部（2）为第二加强部（22），所述第二加强部（22）包括第一加强架（221），所述第一加强架（221）的中心开设有中部圆孔（222），所述第一加强架（221）的周侧开设有多个扇形孔（223），所述中部圆孔（222）和多个扇形孔（223）内壁的顶部和底部均设有第二倒角（224）。
6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述第一加强架（221）与套管主体（1）为一体式结构，且多个所述扇形孔（223）在第一加强架（221）的周侧均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述内加强部（2）为第三加强部（23），所述第三加强部（23）包括第二加强架（231），所述第二加强架（231）上开设有多个大圆孔（232），所述第二加强架（231）的周侧开设有多个小圆孔（233），所述大圆孔（232）和小圆孔（233）内壁的顶部和底部均设有第三倒角（234）。
8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述第二加强架（231）与套管主体（1）为一体式结构，且多个大圆孔（232）和多个小圆孔（233）在第二加强架（231）上均匀分布。
9.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀油套管的制备方法，其特征在于：所述第一连接管道（13）和第二连接管道（14）的外壁均开设有外螺纹，且第一连接管道（13）与第一内螺纹（11）螺纹连接，第二连接管道（14）与第二内螺纹（12）螺纹连接。
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