CN117921939A - 用于管柱内衬管的加工装置及制造管柱内衬管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于管柱内衬管的加工装置，包括用于放置到管柱内的内模；第一封堵机构；以及第二封堵机构；其中，内模与第一封堵机构、管柱和第二封堵机构之间形成有环形通道；第一封堵机构构造成能够通过第一通孔接收注塑剂，并且促使注塑剂充满整个环形通道；第二封堵机构构造成能够通过第二通孔将多余的注塑剂向外部排出。本发明能够直接在管柱内生产出管柱内衬管，并且该管柱内衬管与管柱具有更强的紧密性。

Description

用于管柱内衬管的加工装置及制造管柱内衬管的方法

技术领域

本发明涉及油气装备领域，具体地涉及一种用于管柱内衬管的加工装置以及一种用于制造管柱内衬管的方法。

背景技术

在现有技术中，常用油管为金属管，并且主要包括管体和接头，各管体之间均通过接头两端的锥扣连接并实现密封功能。由于井下复杂工况和抽油杆往复运动，使得多段油管串接在一起下入到井内后极易造成油管磨损、腐蚀、管壁结垢及锥管丝扣损坏等现象。然而，金属油管的损坏必将导致频繁修井，从而在降低油气生产效率的同时使得油气开采成本加剧。

面对油管出现磨损、腐蚀及管壁结垢等现象时通常是在油管的内壁进行涂层处理。但是，由于油管内壁的除锈工作很难做到干净、彻底，因此，新的涂层在油管的内壁上具有较差的附着力。这样，在使用过程中涂层会逐渐剥落、脱离，而脱落下来的涂料杂质极易造成卡泵事故。

目前，解决油管各类问题较为先进的技术手段是在管道内壁加装聚乙烯内衬。其原理是将紧密贴合聚乙烯(PE)管道经过变形(轴向变形或径向变形)使其截面积减小后穿入到旧管道内。由于PE材料具有较强的“记忆”性能，当外力释放后，采用压力或压力蒸汽将PE管道紧密地贴在旧管道的内壁。此外，根据PE内衬管道的变形方式基本可以分为拉拔缩径内衬法、滚缩缩径内衬法和U形管内衬法三种。

CN210939068U公开了一种内衬管拉拔装置，其包括套筒，其为中空圆柱结构，该套筒壁面上沿圆周方向均匀开设多个条形孔；膨胀齿，其整体为一条状物且与套筒上的条形孔形状、尺寸相适配，该膨胀齿的一侧间隔设置多个齿状物，该膨胀齿安放至条形孔内后，齿状物朝向外侧；斜锥，其穿设于套筒内并可沿套筒的轴向移动；在拉拔内衬管的过程中，斜锥的轴向移动挤压膨胀齿向外侧移动，膨胀齿刺入内衬管中并在拉拔过程中将内衬管从石油输送管道中拉出。该装置主要采用拉拔缩径内衬法的方式，其通过机械结构嵌入到内衬层，在外管内将内衬层拉出。但是，该装置无法解决内衬管与油管内壁结合不紧密的问题。

CN103008375A公开了一种管道不锈钢内衬缩径机，用于实现以同径不锈钢内衬对地下管道进行非开挖式修复。它包括管坯预压缩执行机构和底座，所述管坯预压缩执行机构由数量在三组以上的预压缩单元组成，它们沿水平方向依次排列，通过水平横梁连接为一体，固定安装在底座上。但是，该装置所采用的管道成本较高、只适用于少量的油井，并且该装置无法解决内衬管与油管内壁结合不紧密的问题。

上述装置虽然能够制作出管柱内衬管，但是均无法解决内衬管与油管内壁结合不紧密的问题，因而在油气开采的过程中极易引发危险事故。

因此，在本领域希望提供一种用于管柱内衬管的加工装置以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于管柱内衬管的加工装置，其能够通过注塑的方式直接在管柱内生产出管柱内衬管，并且该管柱内衬管与管柱具有更强的紧密性。此外，在由于本发明中的内模具有良好的可拆卸性，因此本发明能够杜绝对管柱内衬管的损伤，从而能够生产出质量更高的管柱内衬管。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于管柱内衬管的加工装置，包括用于放置到管柱内的内模；

设置在所述管柱的下端的第一封堵机构；以及

设置在所述管柱的上端的第二封堵机构；

其中，所述内模与第一封堵机构、所述管柱和所述第二封堵机构之间形成有用于填充注塑剂的环形通道；所述第一封堵机构构造成能够通过第一通孔接收所述注塑剂，并且促使所述注塑剂充满整个所述环形通道；所述第二封堵机构构造成能够通过第二通孔将所述环形通道内空气以及多余的所述注塑剂向外部排出。

在一个实施例中，所述内模构造成中空柱体的形式，并且包括沿周向交替布置的多个第一内模部分与多个第二内模部分，其中，各所述第一内模部分均设置成远离所述管柱中心的一侧比靠近所述管柱中心的一侧宽，各所述第二内模部分均设置成远离所述管柱中心的一侧比靠近所述管柱中心的一侧窄。

在一个实施例中，各所述第一内模部分的两侧的延长线形成有2°到15°范围内的夹角。

在一个实施例中，所述第一封堵机构还包括与所述管柱的下端密封式连接的第一接头，以及与所述第一接头的下端密封式连接的第一端盖，其中，所述第一通孔径向地布置在所述第一端盖上。

在一个实施例中，所述第一端盖具有用于限制所述内模的轴向位置的沿径向向内延伸的台阶。

在一个实施例中，所述第二封堵机构包括与所述管柱的上端密封式连接的第二接头，以及第二端盖，其中，所述第二端盖的第一端与所述第二接头的上端密封式连接，第二端与所述内模密封式连接，所述第二通孔径向地布置在所述第二端盖上。

在一个实施例中，所述加工装置还包括限位件，所述限位件构造成能够部分地伸入到所述内模内，以限制所述第一内模部分与第二内模部分的径向位置。

在一个实施例中，所述加工装置还包括加热层和保温层，其依次套接在所述管柱外，并且实时控制所述环形通道内的注塑剂的温度。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造管柱内衬管的方法，包括如下步骤：

S1、将所述第一封堵机构与所述第二封堵机构安装在所述管柱上，之后将所述内模插入到所述管柱内，直至与所述第一端盖上的所述台阶抵接，然后将限位件安装在所述内模上；

S2、将装配好的所述加工装置垂直或倾斜放置；

S3、通过第一通孔向所述环形通道内注入注塑剂，直至所述注塑剂通过所述第二通孔向外部流出；

S4、静置冷却后进行脱模，从而得到具有由所述注塑剂形成的管柱内衬管的管柱。

在一个实施例中，所述加工装置与竖直方向的夹角处于0°到80°的范围内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：根据本发明的用于管柱内衬管的加工装置，其能够通过注塑的方式直接在管柱内生产出管柱内衬管，并且该管柱内衬管与管柱具有更强的紧密性。另外，在由于本发明中的内模具有良好的可拆卸性，因此本发明能够杜绝对管柱内衬管的损伤，从而能够生产出质量更高的管柱内衬管。此外，本发明能够制作出常规工艺无法制作的超长(长度接近十米)井下油管的内衬管。

附图说明

下面将结合附图来对本发明进行详细地描述，在图中：

图1为根据本发明的用于管柱内衬管的加工装置的爆炸图；

图2为根据本发明的用于管柱内衬管的加工装置的剖视图；

图3为图2中A-A处的截面剖视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

为方便理解，本发明中的方向性用语“上端”或“上方”或类似用语指的是图2中的顶端方向。方向性用语“下端”或“下方”或类似用语指的是图2中的底端方向。方向性用语“纵向”或“轴向”或类似用语指的是用于管柱内衬管的加工装置的长度方向。

图1为根据本发明的用于管柱内衬管的加工装置100的爆炸图。图2为根据本发明的用于管柱内衬管的加工装置100的剖视图。

如图1和2所示，根据本发明的第一方面，用于管柱内衬管的加工装置100主要包括用于放置到管柱1内的内模2、第一封堵机构3和第二封堵机构4。其中，第一封堵机构3安装在管柱1的下端，并且能够限制内模2在轴向上的运动路径。第二封堵机构4安装在管柱1的上端，并且与内模2形成密封式连接。根据本发明的一个实施例，内模2与第一封堵机构3、管柱1和第二封堵机构4之间形成有环形通道11。加工装置100构造成能够通过第一通孔321(在下文中介绍)向环形通道11内填充注塑剂，并且在注塑剂充满整个环形通道11后，多余的注塑剂能够通过第二通道421(在下文中介绍)向外部排出。

图3为图2中A-A处的截面剖视图。根据本发明，如图1和3所示，内模2包括第一内模部分21和第二内模部分22。第一内模部分21与第二内模部分22沿周向交替连接，从而构造成中空柱体的结构。这样，一方面构造成中空柱体结构的内模2能够更快且更容易地插入到管柱1内，从而完成安装工作。另一方面由于第一内模部分21与第二内模部分22为径向抵接的状态，因此，在后续的拆卸过程中能够对第一内模部分21与第二内模部分22进行单独的拆卸，从而能够有效地提高拆卸的速度以及生产管柱内衬管的效率。根据本发明的一个实施例，当抽取出第一个第一内模部分21或第二内模部分22后，整体的中心柱状结构便松散在环形通道11内，从而在实现快速拆卸的同时能够有效地避免损坏在环形通道11内的管柱内衬管。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，各第一内模部分21均设置成远离管柱1中心的一侧比靠近管柱1中心的一侧宽。各第二内模部分22均设置成远离管柱1中心的一侧比靠近管柱1中心的一侧窄。因此，在内模2进行拼装并形成中空柱体结构后，第一内模部分21与第二内模部分22能够在径向上具有相互的抵接关系，从而使得拼装后的内模2具有更紧密地结构，进而有效地杜绝了制作管柱内衬管的过程中注塑剂外溢的情况。由此，内模2与第一封堵机构3、管柱1和第二封堵机构4之间形成有环形通道11就能够为管柱内衬管的形成提供良好的生产环境。

目前，采用传统的拉拔缩径内衬法、滚缩缩径内衬法和U形管内衬法这三种方法的现有技术均无法解决管柱内衬管与金属管道结合不紧密的问题。相比于现有技术来说，本发明通过注塑工艺的方式来制作管柱内衬管。一方面在注塑工艺的作用下，液态的注塑剂在充满环形通道11时能够与管柱1的内壁具有更紧密的贴合关系，从而使得后续冷却成型的管柱内衬管能够更牢固地贴附在管柱1的内壁上，进而有效地解决了管柱内衬管与金属管道结合不紧密的问题。另一方面注塑剂能够在更多的非金属材质(例如橡胶、聚乙烯、尼龙、聚偏二氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮酮或发泡聚乙烯中的一种或几种的混合物)中进行选择，进而能够对不同的井内环境作出适宜材质的管柱内衬管。例如，在高温井下环境中，注塑剂优选为耐高温有机材质(如耐高温聚乙烯材质)。此外，由于常规油管的长径比过大、耐高温有机材质的硬度较高、延展性较差等问题，因此，常规的内衬工艺均难以适应长度近十米的井下油管内衬工艺。

根据本发明的一个实施例，各第一内模部分21的两侧的延长线均形成有2°到15°范围内的夹角。也就是说，在图3所示的截面图中的各所述第一内模部分21的两侧面的夹角范围为2°到15°。通过这种方式，使得第一内模部分21与第二内模部分22相互之间就能够具有更强的径向抵接的能力，由此，内模2就能够为注塑剂提供具有更强密封能力的环境，从而保证管柱内衬管在注塑的过程中能够处于良好的生产环境，进一步地提高管柱内衬管生产的成功率与合格率。容易理解，在注入注塑剂之前，通常会在内模2的表面上涂有脱模剂，这是本领域技术人员所熟知的。

目前，采用传统的拉拔缩径内衬法、滚缩缩径内衬法和U形管内衬法这三种方法的现有技术所形成的管道截面积通常较大。但是，由于开发时间久的油井的产量低(一般日产量不足十方)，因此，若采用管道截面积较大的管柱，那么就会严重的降低油管内的流速。也就是说，同样流量的油在管道截面积较大的管柱内就会流的更慢，而在管道截面积较小的管柱内就会流的更快。这样，一方面就会严重的延长采油的时间，从而降低采油的效率；另一方面在管柱内的流速越低就越容易面临结垢和腐蚀的问题，从而就会给管柱内衬管带来严重的危害。

相比于上述传统的工艺来说，本发明通过注塑工艺的方式来制作管柱内衬管，并且能够通过改变内模2的不同尺寸(例如截面积)来控制管柱内衬管的厚度，以适应于不同情况的油井。具体地说，本发明根据实际井内的情况来更换不同直径的内模2，从而使得内模2与管柱1之间能够形成不同宽度的环形通道11，进而能够制作出具有不同宽度的管柱内衬管，进一步地满足不同情况的油井对于管道截面积的要求。

根据本发明，如图1所示，第一封堵机构3包括第一接头31和第一端盖32。其中，第一接头31与管柱1的下端密封式连接。具体地说，第一接头31的上端能够部分地伸入到管柱1内，从而与管柱1形成密封式的固定连接。第一端盖32与第一接头31的下端密封式连接。具体地说，第一端盖32的上端能够套接在第一接头31外，从而与第一接头31形成密封式的固定连接。这样，一方面能够为制作管柱内衬管提供稳定且密封的工作环境，从而杜绝了注塑剂外溢的情况。另一方面能够为制作管柱内衬管提供稳定且密封的工作封闭的环境，从而避免出现因污染物的侵入而导致管柱内衬管的制造失败的现象。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，在第一端盖32上还设有至少一个第一通孔321。各第一通孔321均沿径向地布置在第一端盖32上。这样，通过第一通孔321就能够向环形通道11内注入注塑剂，并且由于第一通孔321处于整个装置下端的位置，因此，注塑剂能够将环形通道11内的空气置换出，从而有效地提高了后续制作而成的管柱内衬管的质量。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，第一端盖32还包括沿径向向内延伸布置的台阶322。台阶322的内部直径比内模2的外部直径小，因此，在安装完成后内模2的下端能够与台阶322在轴向上抵接，从而对内模2起到有效地限制作用，进一步地为后续制作管柱内衬管提供稳定地制造环境。

根据本发明，如图1所示，第二封堵机构4包括第二接头41和第二端盖42。其中，第二接头41与管柱1的上端密封式连接。具体地说，第二接头41的下端能够套接在管柱1外，从而与管柱1形成密封式的固定连接。第二端盖42与第二接头41的上端密封式连接。具体地说，第二端盖42的下端能够套接在第二接头41外，从而与第二接头41形成密封式的固定连接。这样，一方面能够为制作管柱内衬管提供稳定且密封的工作环境，从而杜绝了注塑剂外溢的情况。另一方面能够为制作管柱内衬管提供稳定且密封的工作封闭的环境，从而能够制作出效果更佳的管柱内衬管，进一步地提高管柱内衬管制作的成功率与合格率。

在一个实施例中，第二端盖42的第一端与第二接头41的上端密封式连接，第二端盖42的第二端与内膜2密封式连接。具体地说，内膜2从第二端盖42的顶端的向外伸出，并且内模2的侧壁与第二端盖42的内壁密封式连接。这样，不仅能够对注塑剂起到有效地密封作用，还能够有助于在后续的管柱内衬管冷却后便于取出内膜2。

在另一个实施例中，内膜2与第二端盖42的顶端平齐布置。这样就能够对注塑剂起到有效地密封作用，从而能够制作出效果更佳的管柱内衬管，进一步地提高管柱内衬管制作的成功率与合格率。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，在管柱1与第一接头31之间和管柱1与第二接头41之间均留有一定的空隙。因此，在后续拆除第一封堵机构3和第二封堵机构4后，管柱内衬管的两侧形成有沿径向向外延伸的内衬封边。该内衬封边为工艺所需，主要用于后续与其它管柱进行拼接。

根据本发明，用于管柱内衬管的加工装置100还包括限位件5。限位件5构造成能够部分地伸入到内模2内，从而限制第一内模部分21与第二内模部分22的径向位置。在本发明的一个实施例中，限位件5具有第一卡合部51。第一内模部分21与第二内模部分22均具有与第一卡合部51相适配的第二卡合部23。因此，当限位件5插入到内模2内时，限位件5能够通过第一卡合部51与内模2上的第二卡合部23形成有效地卡合关系，从而分别限制第一内模部分21与第二内模部分22的径向位置。容易理解，在本发明中内模2具有较长的长度和较强的硬度，因此，仅通过限位件5就能满足对内模2径向位置的限定。

根据本发明的一个实施例，用于管柱内衬管的加工装置100还包括加热层6和保温层7。加热层6和保温层7依次套接在管柱1外，从而能够实时控制环形通道11内的注塑剂的温度，进而避免出现熔融状态的注塑剂预冷后凝结而导致降低工作效率的情况，进一步地提高了提高管柱内衬管生产的成功率与合格率以及管柱内衬管的质量。

根据本发明的第二方面，一种用于制造管柱内衬管的方法，该方法需通过如上所述的用于管柱内衬管的加工装置100来进行，并且包括如下步骤。

首先，将第一封堵机构3与第二封堵机构4安装在管柱1上。

然后，将内模2插入到管柱1内，直至内模2的底部与第一端盖32上的台阶322抵接。

之后，将限位件5插入到内模2的两侧，从而对内模2进行径向限位。

之后，在管柱1外依次套设加热层6和保温层7以保持后续注入过程中的注塑剂能够始终处于熔融的状态。

之后，将装配好的用于管柱内衬管的加工装置100垂直或倾斜放置。

之后，通过第一通孔321向环形通道11内注入注塑剂，直至注塑剂充满整个环形通道11，多余的注塑剂通过第二通孔421向外部流出。

最后，取下加热层6和保温层7，静置冷却、脱模，从而得到具有管柱内衬管的管柱1。该管柱内衬管需要将多余的部分进行切除，从而得到满足使用要求的管柱内衬管。

根据本发明的一个实施例，用于管柱内衬管的加工装置100与竖直方向的夹角为0°到80°的范围内。这样，当通过第一通孔321向环形通道11内注入注塑剂时，注塑剂就能够更容易地将环形通道11内的空气通过第二通孔421挤出，从而避免后期形成的管柱内衬层出现夹杂气泡的现象，进而保证环空注塑的完整性以及管柱内衬管与管柱1的密封性，进一步地提高了管柱内衬层的质量与合格率。

根据本发明的用于管柱内衬管的加工装置，其能够通过注塑的方式直接在管柱1内生产出管柱内衬管，并且该管柱内衬管与管柱1具有更强的紧密性。另外，在由于本发明中的内模2具有良好的可拆卸性，因此本发明能够杜绝对管柱内衬管的损伤，从而能够生产出质量更高的管柱内衬管。此外，本发明能够制作出常规工艺无法制作的超长(长度接近十米)井下油管的内衬管。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本领域的技术人员在本发明的公开范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化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权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于管柱内衬管的加工装置，包括：

用于放置到管柱(1)内的内模(2)；

设置在所述管柱(1)的下端的第一封堵机构(3)；以及

设置在所述管柱(1)的上端的第二封堵机构(4)；

其中，所述内模(2)与第一封堵机构(3)、所述管柱(1)和所述第二封堵机构(4)之间形成有用于填充注塑剂的环形通道(11)；所述第一封堵机构(3)构造成能够通过第一通孔(321)接收所述注塑剂，并且促使所述注塑剂充满整个所述环形通道(11)；所述第二封堵机构(4)构造成能够通过第二通孔(421)将所述环形通道(11)内空气以及多余的所述注塑剂向外部排出。

2.根据权利要求1所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，所述内模(2)构造成中空柱体的形式，并且包括沿周向交替布置的多个第一内模部分(21)与多个第二内模部分(22)，其中，各所述第一内模部分(21)均设置成远离所述管柱(1)中心的一侧比靠近所述管柱(1)中心的一侧宽，各所述第二内模部分(22)均设置成远离所述管柱(1)中心的一侧比靠近所述管柱(1)中心的一侧窄。

3.根据权利要求2所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，各所述第一内模部分(21)的两侧的延长线形成有2°到15°范围内的夹角。

4.根据权利要求1所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，所述第一封堵机构(3)还包括与所述管柱(1)的下端密封式连接的第一接头(31)，以及与所述第一接头(31)的下端密封式连接的第一端盖(32)，其中，所述第一通孔(321)径向地布置在所述第一端盖(32)上。

5.根据权利要求4所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，所述第一端盖(32)具有用于限制所述内模(2)的轴向位置的沿径向向内延伸的台阶(322)。

6.根据权利要求1所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，所述第二封堵机构(4)包括与所述管柱(1)的上端密封式连接的第二接头(41)，以及第二端盖(42)，其中，所述第二端盖(42)的第一端与所述第二接头(41)的上端密封式连接，第二端与所述内模(2)密封式连接，所述第二通孔(421)径向地布置在所述第二端盖(42)上。

7.根据权利要求2所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括限位件(5)，所述限位件(5)构造成能够部分地伸入到所述内模(2)内，以限制所述第一内模部分(21)与第二内模部分(22)的径向位置。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的用于管柱内衬管的加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括加热层(6)和保温层(7)，其依次套接在所述管柱(1)外，并且实时控制所述环形通道(11)内的注塑剂的温度。

9.一种使用根据权利要求1到8中任一项所述的加工装置来制造管柱内衬管的方法，包括如下步骤：

S1、将所述第一封堵机构(3)与所述第二封堵机构(4)安装在所述管柱(1)上，之后将所述内模(2)插入到所述管柱(1)内，直至与所述第一端盖(32)上的所述台阶(322)抵接，然后将限位件(5)安装在所述内模(2)内；

S2、将装配好的所述加工装置垂直或倾斜放置；

S3、通过第一通孔(321)向所述环形通道(11)内注入注塑剂，直至所述注塑剂通过所述第二通孔(421)向外部流出；

S4、静置冷却后进行脱模，从而得到具有由所述注塑剂形成的管柱内衬管的管柱(1)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加工装置与竖直方向的夹角处于0°到80°的范围内。