一種壁厚漸變的連續油管及其製造方法

2023-09-25 19:13:15

專利名稱：一種壁厚漸變的連續油管及其製造方法
技術領域：
本發明涉及石油天然氣管材技術領域，具體涉及一種壁厚漸變的連續油管及其製造方法。
背景技術：
連續油管在石油天然氣工業中已廣泛應用於油田修井、鑽井、完井、測井、增產等領域。由於在上述作業方面具有效率高、成本低、作業範圍廣、佔地面積小等一系列優點，近年來連續油管技術發展迅速。在使用過程中，連續油管需要從捲筒上導出，並通過導向拱(鵝頸)和注入頭進入並懸掛在井筒中作業。對於深度較小的淺井而言，普通連續油管即可滿足使用要求。但是，當連續油管在深井或超深井中使用時，隨著下入深度的不斷增大，連續油管的懸重和提升力將大幅增加，當下入深度超過一定數值時，易發生斷裂事故。例如，對最小屈服強度為 552MPa，最小抗拉強度為621MPa、規格為Φ 31. 8X2. 77mm，密度為7853kg/m3的連續油管而言，管體屈服載荷為13403kg，由於內壓、拉伸以及其它載荷影響，並考慮安全餘量，最大下入深度約為4000m。為了增加連續油管下入深度，滿足深井和超深井作業需求，一方面可提高管材強度，另一方面可降低管材自身重量，從而減少懸重和連續油管井口段承受的載荷。對強度一定的連續油管，採用具有相同外徑、不同壁厚的連續油管(即使用變壁厚連續油管，在靠近井口的位置使用壁厚較大的管柱，在靠近井底使用壁厚較小的連續管)可大幅減小管體自重。由於靠近井口位置的厚壁管具有較大的屈服載荷，可使連續管承受更大的自重，在下端使用薄壁管可減小自重，從而增加作業深度。目前，通過不同規格的成品連續油管進行管-管對焊連接可實現連續油管的變壁厚要求，但由於壁厚不同的兩種連續油管焊接時，由於熱輸入、焊速、填充金屬量均與管材壁厚密切相關，無論採用手工焊還是自動焊均會形成臺階狀接合，且焊縫與母材性能相差較大，在發生變形時容易因各部位變形不同而在環焊縫處過早失效。

發明內容
本發明的目的是提供一種壁厚漸變的連續油管及其製造方法，採用整段壁厚漸變的管段形成一個連續、平滑的過渡區段，使對接接頭部分壁厚相同，焊接接頭平滑，且焊縫經過形變熱處理後力學性能與母材相當，使連續油管壁厚在長度方向上連續漸變，在同等長度下，減小了連續油管自重，使井口段連續油管承受的拉力減小，提高連續油管的作業深度和作業的安全性。本發明採取的技術方案是一種壁厚漸變的連續油管，所述連續油管至少具有一段壁厚漸變管，且壁厚漸變管首尾分別對接一段等壁厚管I和一段等壁厚管II，且等壁厚管I、壁厚漸變管及等壁厚管II的外徑相同，所述壁厚漸變管首端自尾端壁厚逐漸減小，並使壁厚漸變管的首端內徑與等壁厚管I內徑相同，尾端內徑與等壁厚管II內徑相同。
所述壁厚漸變管首端為等壁厚接頭段I、中部為變壁厚段、尾端為等壁厚接頭段
II;所述等壁厚接頭段I與等壁厚管I對接，等壁厚接頭段II與等壁厚管II對接，且等壁厚接頭段I與等壁厚管I壁厚相同，等壁厚接頭段II與等壁厚管II壁厚相同；所述變壁厚段首端自尾端壁厚逐漸減小。所述連續油管壁厚沿長度方向逐漸減小，強度沿長度方向逐漸減小，且強度變化範圍為 758MPa 483MPa。所述連續油管的外徑為25. 4mm 88. 9mm,壁厚為I. 9mm 7. 6mm。一種壁厚漸變的連續油管的製造方法步驟I :首先軋制一段壁厚漸變鋼帶I，並使壁厚漸變鋼帶I中部壁厚逐漸減小、首尾分別帶有一段等壁厚段，然後將壁厚漸變鋼帶I首端等壁厚段與一段等壁厚鋼帶I對接焊接，將壁厚漸變鋼帶I尾端等壁厚段與一段等壁厚鋼帶II對接焊接將鋼帶接長，且壁 厚漸變鋼帶I首端等壁厚段與等壁厚鋼帶I的壁厚相同，壁厚漸變鋼帶I尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶II的壁厚相同；步驟2 :對上述對接焊縫進行形變熱處理，使接頭焊縫的力學性能與母材相當；步驟3 :將上述接長的鋼帶通過連續成型工藝成型為直縫管狀，並採用直縫高頻焊接工藝進行成型焊接並經熱處理後纏繞至捲筒上。進一步，在步驟I所述的等壁厚鋼帶II尾端對接下一段壁厚漸變鋼帶II，所述壁厚漸變鋼帶II中部壁厚逐漸減小、首尾分別帶有一段等壁厚段，將壁厚漸變鋼帶II首端等壁厚段對接在等壁厚鋼帶II的尾端，在壁厚漸變鋼帶II尾端等壁厚段對接下一段等壁厚鋼帶III，且壁厚漸變鋼帶II首端等壁厚段與等壁厚鋼帶II的壁厚相同，壁厚漸變鋼帶II尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶III的壁厚相同；依此循環將鋼帶接長至連續油管的設計長度。本發明與現有技術相比具有的優點和效果I、本發明採用整段壁厚均勻漸變的管段形成一個連續、平滑的過渡區段，避免了管壁的突變，使該區域在彎曲過程中的變形趨於均勻，增加了管柱的安全性。2、本發明壁厚均勻漸變的管段兩端均帶有一段等壁厚管段，使對接部分壁厚相同，焊接接頭平滑，焊接參數和熱處理參數相同，有利於對接接頭的強化和均勻變形，提高了環焊縫的強度和作業的安全性。3、本發明管體壁厚沿長度方向逐漸減小，進而使管體強度沿長度方向逐漸減小，強度變化範圍758MPa 483MPa。使用時使靠近井口位置的厚壁管具有較大的屈服載荷，承受更大的自重，沿井深方向管壁逐漸變薄減小自重，從而增加作業深度和作業的安全性。4、本發明採用沿長度方向厚度漸變的鋼帶製成，鋼帶對接接頭均由兩個等壁厚的板材焊接而成，焊接參數和熱處理參數相同，且焊縫經過形變熱處理後力學性能與母材相當，使連續油管壁厚在長度方向上連續漸變，在同等長度下，減小了連續油管自重，使井口段連續油管承受的拉力減小，提高連續油管的作業深度和作業的安全性。


圖I為本發明的結構示意圖，圖2為本發明鋼帶接長後的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖1-2詳細描述本發明的實施例。一種壁厚漸變的連續油管，至少具有一段壁厚漸變管2，且壁厚漸變管2首尾分別對接一段等壁厚管I I和一段等壁厚管II 3，且等壁厚管I I、壁厚漸變管2及等壁厚管II 3的外徑相同；所述壁厚漸變管2首端自尾端壁厚逐漸減小，並使壁厚漸變管2的首端內徑與等壁厚管I I內徑相同，尾端內徑與等壁厚管II 3內徑相同。所述壁厚漸變管2首端為等壁厚接頭段I 4、中部為變壁厚段5、尾端為等壁厚接頭段II 6 ;所述等壁厚接頭段I 4與等壁厚管I I對接，等壁厚接頭段II 6與等壁厚管II 3對接，且等壁厚接頭段I 4與等壁厚管I I壁厚相同，等壁厚接頭段II 6與等壁厚管II 3壁厚相同；所述變壁厚段5首端自尾端壁厚逐漸減小。一種壁厚漸變的連續油管的製造方法步驟I :首先軋制一段壁厚漸變鋼帶I 8，並使壁厚漸變鋼帶I 8中部壁厚逐漸減小、首尾分別帶有一段等壁厚段，然後將壁厚漸變鋼帶I 8首端等壁厚段與一段等壁厚鋼 帶I 7對接焊接，將壁厚漸變鋼帶I 8尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶II 9對接焊接將鋼帶接長，且壁厚漸變鋼帶I 8首端等壁厚段與等壁厚鋼帶I 7的壁厚相同，壁厚漸變鋼帶I 8尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶II 9的壁厚相同；在等壁厚鋼帶II 9尾端對接焊接下一段壁厚漸變鋼帶II 10，所述壁厚漸變鋼帶II 10中部壁厚逐漸減小、首尾分別帶有一段等壁厚段，將壁厚漸變鋼帶II 10首端等壁厚段對接在等壁厚鋼帶II 9的尾端，在壁厚漸變鋼帶II 10尾端等壁厚段對接下一段等壁厚鋼帶III 11，且壁厚漸變鋼帶II 10首端等壁厚段與等壁厚鋼帶II 9的壁厚相同，壁厚漸變鋼帶II 10尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶III11的壁厚相同；依此類推將鋼帶接長至連續油管的設計長度。步驟2 :對上述對接焊縫進行形變熱處理，使接頭焊縫的力學性能與母材相當；步驟3 :將上述接長的鋼帶通過連續成型工藝成型為直縫管狀，並採用ERW直縫高頻焊接工藝進行成型焊接並經熱處理後纏繞至捲筒上。所述連續油管壁厚沿長度方向逐漸減小，強度沿長度方向逐漸減小，且強度變化範圍為758MPa 483MPa。所述連續油管的外徑為25. 4mm 88. 9mm,壁厚為I. 9mm 7. 6mm。使用時厚壁管區段靠近井口位置具有較大的屈服載荷，承受更大的自重，沿井深方向管壁逐漸變薄減小自重，經測試下井深度可提高30%。
權利要求
1.一種壁厚漸變的連續油管，其特徵是所述連續油管至少具有一段壁厚漸變管(2)，且壁厚漸變管(2)首尾分別對接一段等壁厚管I (I)和一段等壁厚管II (3)，且等壁厚管I(I)、壁厚漸變管(2)及等壁厚管II (3 )的外徑相同，所述壁厚漸變管(2 )首端自尾端壁厚逐漸減小，並使壁厚漸變管(2)的首端內徑與等壁厚管I (I)內徑相同，尾端內徑與等壁厚管II (3)內徑相同。
2.根據權利要求I所述的一種壁厚漸變的連續油管，其特徵是所述壁厚漸變管(2)首端為等壁厚接頭段I (4)、中部為變壁厚段(5)、尾端為等壁厚接頭段II (6);所述等壁厚接頭段I (4)與等壁厚管I (I)對接，等壁厚接頭段II (6)與等壁厚管II (3)對接，且等壁厚接頭段I (4)與等壁厚管I (I)壁厚相同，等壁厚接頭段II (6)與等壁厚管II (3)壁厚相同；所述變壁厚段(5)首端自尾端壁厚逐漸減小。
3.根據權利要求I或2所述的一種壁厚漸變的連續油管，其特徵是所述連續油管壁厚沿長度方向逐漸減小，強度沿長度方向逐漸減小，且強度變化範圍為758MPa 483MPa。
4.根據權利要求3所述的一種壁厚漸變的連續油管，其特徵是所述連續油管的外徑為 25. 4mm 88. 9mm,壁厚為 I. 9mm 7. 6mm。
5.一種壁厚漸變的連續油管的製造方法，其特徵是 步驟I :首先軋制一段壁厚漸變鋼帶I (8)，並使壁厚漸變鋼帶I (8)中部壁厚逐漸減小、首尾分別帶有一段等壁厚段，然後將壁厚漸變鋼帶I (8)首端等壁厚段與一段等壁厚鋼帶I (7)對接焊接，將壁厚漸變鋼帶I (8)尾部等壁厚段與一段等壁厚鋼帶II (9)對接焊接將鋼帶接長，且壁厚漸變鋼帶I (8)首端等壁厚段與等壁厚鋼帶I (7)的壁厚相同，壁厚漸變鋼帶I (8)尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶II (9)的壁厚相同； 步驟2 :對上述對接焊縫進行形變熱處理，使接頭焊縫的力學性能與母材相當； 步驟3 :將上述接長的鋼帶通過連續成型工藝成型為直縫管狀，並採用直縫高頻焊接工藝進行成型焊接並經熱處理後纏繞至捲筒上。
6.根據權利要求5所述的壁厚漸變的連續油管的製造方法，其特徵是在步驟I所述的等壁厚鋼帶II (9)尾端對接下一段壁厚漸變鋼帶II (10)，所述壁厚漸變鋼帶II (10)中部壁厚逐漸減小、首尾分別帶有一段等壁厚段，將壁厚漸變鋼帶II (10)首端等壁厚段對接在等壁厚鋼帶II O)的尾端，在壁厚漸變鋼帶II (10)尾端等壁厚段對接下一段等壁厚鋼帶III(II)，且壁厚漸變鋼帶II(10)首端等壁厚段與等壁厚鋼帶II (9)的壁厚相同，壁厚漸變鋼帶II (10)尾端等壁厚段與等壁厚鋼帶III(Il)的壁厚相同；依此循環將鋼帶接長至連續油管的設計長度。
全文摘要
一種壁厚漸變的連續油管及其製造方法，所述連續油管至少具有一段壁厚漸變管，且壁厚漸變管首尾分別對接一段等壁厚管I和一段等壁厚管Ⅱ，且等壁厚管I、壁厚漸變管及等壁厚管Ⅱ的外徑相同，所述壁厚漸變管首端自尾端壁厚逐漸減小，並使壁厚漸變管的首端內徑與等壁厚管I內徑相同，尾端內徑與等壁厚管Ⅱ內徑相同。本發明採用沿長度方向厚度漸變的鋼帶製成，鋼帶對接接頭均由兩個等壁厚的板材焊接而成，且焊縫經過形變熱處理後力學性能與母材相當，使連續油管壁厚在長度方向上連續漸變，在同等長度下，減小了連續油管自重，使井口段連續油管承受的拉力減小，提高連續油管的作業深度和作業的安全性。
文檔編號B21C37/08GK102817563SQ20121024317
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者畢宗嶽, 鮮林雲, 張錦剛, 餘晗, 李博鋒, 張曉峰, 汪海濤 申請人:寶雞石油鋼管有限責任公司