一種高抗硫井控設備及其焊接技術的製作方法
2023-05-03 02:59:01 2
專利名稱：一種高抗硫井控設備及其焊接技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在石油、天然氣鑽探中使用的高抗硫井控設備及其焊接技術。
背景技術：
隨著石油勘探的深入，越來越多含有硫化氫的油氣井得以發現，硫化氫帶來的腐蝕，會導致井控設備失效，從而給生產、安全帶來諸多問題，造成數額巨大的經濟損失及人員傷亡，帶來極其不良的影響。而井控設備的內腔最容易受鑽井過程中高濃度硫化氫等腐蝕介質的影響，被嚴重腐蝕，甚至造成本體的開裂和脆斷，出現嚴重安全事故。故研製高抗硫的井控設備就顯得尤為重要。
發明內容
本發明的目的是提供一種高抗硫井控設備及其焊接技術，通過使用高抗硫材料的零配件；配合使用深孔內壁堆焊、單面焊雙面成型焊接技術及異種材料焊接技術，來改善井控設備內腔的耐磨、耐腐蝕、耐高低溫、高抗硫能力，以延長其使用壽命。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種高抗硫井控設備及其焊接技術；其中所述高抗硫井控設備，包含
升高短接、環形防噴器、雙間板防噴器、四通、單間板防噴器及另一個四通，其自上而下依次連接構成了該井控設備的縱向通徑；
還包含若干液動平板閥，分別設置在雙間板防噴器或單間板防噴器，與其下方對應設置的四通的橫向通徑之間；
還包含若干組相連接的內放噴管線及手動平板閥，其中一些組合橫向布置，與所述若干液動平板閥對應連接；另一些組合縱向布置，並與橫向布置的組合對應連接，從而使所述兩個四通的橫向通徑由該些內放噴管線及手動平板閥的組合連通；
其中，所述內放噴管線，進一步包含在兩端相對設置的兩個焊接法蘭體，以及在所述兩個焊接法蘭體之間與之對接的管體；所述焊接法蘭體由中碳調質鋼製成；所述管體是鎳基合金菅。所述焊接法蘭體的內壁，通過深孔內壁堆焊形成了一定厚度的高鎳基成分合金； 所述管體，是通過單面焊雙面成型焊接技術以及異種材料焊接技術，形成其與所述兩個焊接法蘭體的對接。所述井控設備的若干部件上，會與腐蝕性介質接觸的內壁位置，分別通過深孔內壁堆焊形成了一定厚度的高鎳基成分合金；所述若干部件包含升高短接、環形防噴器、雙閘板防噴器、若干四通、單間板防噴器、若干液動平板閥及若干手動平板閥。所述井控設備的相鄰部件之間，使用了 825不鏽鋼或類似的高抗硫材料製成的墊環；並在設備內部使用了氫化丁腈橡膠或類似的高抗硫材料製成的橡膠密封件。所述井控設備的相鄰部件，由若干連接螺栓和連接螺母來固定連接；其中，所述連接螺栓為經過熱處理的低硬度高強度螺栓，其表面還有鎳磷鍍層。
所述高抗硫井控設備的焊接技術中，對於其中內放噴管線的焊接方法，包含以下步驟
步驟1、對位於內放噴管線兩端、由中碳調質鋼製成的焊接法蘭體的內壁，分別通過深孔內壁堆焊形成一定厚度的高鎳基成分合金；
步驟2、配合使用單面焊雙面成型焊接技術以及異種材料焊接技術，來實現對兩端中碳調質鋼的所述焊接法蘭體，與中間鎳基合金的所述管體的對接焊。步驟1進一步包含
步驟1.1、對所述焊接法蘭體粗加工後調質處理，再進行焊前機加工處理； 步驟1. 2、焊前編制焊接工藝評定記錄(PQR)、焊接工藝規定(WPS)以及相應的焊接工藝，以確保焊接質量；
步驟1.3、將高鎳基成分合金焊絲用全自動TIG熱絲堆焊設備，在高純度氬氣、特定電壓及特定電流的環境下，在所述焊接法蘭體的內壁堆焊一定厚度；優選的，堆焊是在 15 20V電壓及180140A電流的環境下進行；
步驟1.4、利用特定刀具，加工焊接法蘭體的內壁及墊環槽，並使加工後的焊層厚度符合相關的抗硫規範，並達到設計尺寸及光潔度；
步驟1. 5、內腔表面通過無損檢測(PT)，若有缺陷則在補焊後重新機加工。步驟2進一步包含
步驟2. 1、將加工好坡口的焊接法蘭體與管體配對，進行對接焊準備； 步驟2. 2、採用全手工氬弧焊，在基層焊縫先用第一鎳基成分的焊條打底；填充層採用第二鎳基成分的焊條；最後蓋面層採用第三鎳基成分的焊條進行；
優選的，分別在基層採用inc0ne1625焊條、填充層採用inc0ne1718焊條、蓋面層採用 inconel718焊條進行焊接；
步驟2. 3、使各焊層完全溶合，在無損檢測合格後，機加工到設計尺寸及光潔度，使內壁符合相關的抗硫規範。與現有技術相比，本發明所述的井控設備及其焊接技術，其優點在於本發明通過使用高抗硫材料的墊環、橡膠密封件及連接螺栓等零配件，並配合使用了深孔內壁堆焊、 單面焊雙面成型及異種材料焊接技術，有效提高了井控設備整體的抗硫能力，且有效改善井控設備內腔的耐磨、耐腐蝕、耐高低溫、高抗硫能力；無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，使用壽命長；綜合本體材料的化學成分，優化其力學性能。
圖1為本發明所述高抗硫井控設備的部件連接示意圖； 圖2為本發明中內放噴管線的結構及焊接示意圖3為圖2的施工步驟圖一； 圖4為圖2的施工步驟圖二； 圖5為圖2的施工步驟圖三。
具體實施例方式以下結合
本發明的具體實施方式
。
如圖1所示，本發明所述高抗硫井控設備中的主要部件，包含升高短接1、環形防噴器2、雙閘板防噴器4、四通5、單閘板防噴器6及另一個四通5，其自上而下依次連接構成了該井控設備的縱向通徑。若干液動平板閥7分別設置在雙間板防噴器4或單間板防噴器 6，與其下方對應設置的四通5的橫向通徑之間。還設置了若干組相連接的內放噴管線8及手動平板閥9，其中一些組合橫向布置，與所述若干液動平板閥7對應連接；另一些組合縱向布置，並與橫向布置的組合對應連接，從而使所述兩個四通5的橫向通徑由該內放噴管線8及手動平板閥9的組合連通。上述若干部件中會與腐蝕性井液接觸的位置，均通過深孔內壁堆焊技術，堆焊形成了一定厚度的高鎳基成分合金，以增加其內壁的耐磨、耐腐蝕、 耐高低溫及高抗硫能力。為提高設備的抗硫能力，還在所述井控設備的相鄰部件之間，使用了 825不鏽鋼製成的墊環3，並在設備內部使用了氫化丁腈橡膠或類似的高抗硫材料製成的橡膠密封件。 並且，相鄰的部件由若干連接螺栓10和連接螺母11來固定連接；其中，所述連接螺栓10 為經過熱處理的低硬度高強度螺栓，使其在調質ΗΒ21(Γ235後，材料性能達到抗拉強度彡690Mpa、屈服強度彡550Mpa、伸縮率彡50%、延伸率彡18% ；並最終在所述連接螺栓10表面進行鍍鎳磷處理。另外，所述內放噴管線8是由兩端相對設置的兩個焊接法蘭體81，與中間的管體 82焊接形成。所述焊接法蘭體81是中碳調質鋼材料，其內壁也使用上述深孔內壁堆焊技術，堆焊了一定厚度的高鎳基成分合金，以滿足相關的抗硫規範。所述管體82是鎳基合金管，其與所述兩個焊接法蘭體81的對接，配合使用了單面焊雙面成型焊接技術以及異種材料焊接技術來實現。配合參見圖2到圖5所示，以下介紹本發明對於上述內放噴管線8的焊接方法。步驟1、如圖2中100位置所示，對內放噴管線8的焊接法蘭體81進行的深孔內壁堆焊技術，進一步由以下步驟實現
步驟1. 1、所述焊接法蘭體81粗加工後調質處理，然後再進行焊前機加工處理(參見圖
3)；
步驟1. 2、焊前編制焊接工藝評定記錄(PQR)、焊接工藝規定(WPS)以及相應的焊接工藝，以保證焊接質量；
步驟1. 3、將高鎳基成分合金焊絲用全自動TIG熱絲堆焊設備，在高純度氬氣、特定電壓及電流環境下(優選例為15 20V電壓、18(Γ240Α電流的環境下)，堆焊於焊接法蘭體81內腔一定厚度，以保證加工後鎳基材料的性能(參見圖4)；
步驟1. 4、用特定刀具，加工焊接法蘭體81的內壁及墊環槽，且保證加工後，使焊層厚度符合API 6A等相關規範，並達到設計尺寸及光潔度；
步驟1. 5、內腔表面通過無損檢測(PT)，若有缺陷則補焊後重新機加工。步驟2、如圖2中200位置所示，對中碳調質鋼的焊接法蘭體81與鎳基合金的管體82的對接，配合使用了單面焊雙面成型焊接技術以及異種材料焊接技術，進一步由以下步驟實現
步驟2.1、如圖2所示，將加工好坡口的焊接法蘭體81 (參見圖4)與管體82 (參見圖 5)配對，進行對接焊準備；
步驟2. 2、採用全手工氬弧焊，基層焊縫先用第一鎳基成分的焊條打底，以控制!^e的稀釋率，提高焊接質量；填充層採用第二鎳基成分的焊條；最後蓋面層採用第三鎳基成分的焊條進行，從而提高材料的強度等級；
優選的，可以在基層採用inc0ne1625焊條、填充層採用inc0ne1718焊條、蓋面層採用 inconel718 焊條；
步驟2. 3、使各焊層完全溶合，在無損檢測合格後，機加工到設計尺寸及光潔度，使內壁符合API 6A等相關抗硫規範。所述井控設備中，除該內放噴管線8以外，例如圖1標號廣5、6、7、9所示的其他若干部件上，會與腐蝕性井液接觸的位置，也通過上述深孔內壁堆焊技術，堆焊形成了一定厚度的高鎳基成分合金，來增加其內壁的耐磨、耐腐蝕、耐高低溫及高抗硫能力。因此，本發明所述的井控設備，通過使用高抗硫材料的墊環、橡膠密封件及連接螺栓等零配件，並配合使用了深孔內壁堆焊、單面焊雙面成型及異種材料焊接技術，有效提高了井控設備整體的抗硫能力，且有效改善井控設備內腔的耐磨、耐腐蝕、耐高低溫、高抗硫能力；無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，使用壽命長；綜合本體材料的化學成分，優化其力學性能。儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種高抗硫井控設備，其特徵在於，包含升高短接(1)、環形防噴器(2)、雙閘板防噴器(4)、四通(5)、單閘板防噴器(6)及另一個四通(5)，其自上而下依次連接構成了該井控設備的縱向通徑；還包含若干液動平板閥(7)，分別設置在雙閘板防噴器(4)或單閘板防噴器(6)，與其下方對應設置的四通(5)的橫向通徑之間；還包含若干組相連接的內放噴管線(8)及手動平板閥(9)，其中一些組合橫向布置，與所述若干液動平板閥(7)對應連接；另一些組合縱向布置，並與橫向布置的組合對應連接， 從而使所述兩個四通(5)的橫向通徑由該些內放噴管線(8)及手動平板閥(9)的組合連通； 其中，所述內放噴管線(8)，進一步包含在兩端相對設置的兩個焊接法蘭體(81)，以及在所述兩個焊接法蘭體(81)之間與之對接的管體(82)；所述焊接法蘭體(81)由中碳調質鋼製成；所述管體(82)是鎳基合金管。
2.如權利要求1所述高抗硫井控設備，其特徵在於，所述焊接法蘭體(81)的內壁，通過深孔內壁堆焊形成了一定厚度的高鎳基成分合金； 所述管體(82)，是通過單面焊雙面成型焊接技術以及異種材料焊接技術，實現其與所述兩個焊接法蘭體(81)的對接。
3.如權利要求1所述高抗硫井控設備，其特徵在於，所述井控設備的若干部件上，會與腐蝕性介質接觸的內壁位置，分別通過深孔內壁堆焊形成了一定厚度的高鎳基成分合金；所述若干部件包含升高短接(1)、環形防噴器(2)、 雙閘板防噴器(4)、若干四通(5)、單閘板防噴器(6)、若干液動平板閥(7)及若干手動平板閥(9)。
4.如權利要求1所述高抗硫井控設備，其特徵在於，所述井控設備的相鄰部件之間，使用了 825不鏽鋼或類似的高抗硫材料製成的墊環 (3 )；並在設備內部使用了氫化丁腈橡膠或類似的高抗硫材料製成的橡膠密封件。
5.如權利要求1所述高抗硫井控設備，其特徵在於，所述井控設備的相鄰部件，由若干連接螺栓(10)和連接螺母(11)來固定連接；其中， 所述連接螺栓(10)為經過熱處理的低硬度高強度螺栓，其表面還有鎳磷鍍層。
6.一種高抗硫井控設備的焊接技術，其特徵在於，對於其中內放噴管線(8)的焊接方法，包含以下步驟步驟1、對位於內放噴管線(8)兩端、由中碳調質鋼製成的焊接法蘭體(81)的內壁，分別通過深孔內壁堆焊形成一定厚度的高鎳基成分合金；步驟2、配合使用單面焊雙面成型焊接技術以及異種材料焊接技術，來實現對兩端中碳調質鋼的所述焊接法蘭體(81)，與中間鎳基合金的所述管體(82)的對接焊。
7.如權利要求6所述高抗硫井控設備的焊接技術，其特徵在於，步驟1進一步包含 步驟1. 1、對所述焊接法蘭體(81)粗加工後調質處理，再進行焊前機加工處理； 步驟1. 2、焊前編制焊接工藝評定記錄、焊接工藝規定以及相應的焊接工藝；步驟1. 3、將高鎳基成分合金焊絲用全自動TIG熱絲堆焊設備，在高純度氬氣、特定電壓及特定電流的環境下，在所述焊接法蘭體(81)的內壁堆焊一定厚度；步驟1.4、利用特定刀具，加工焊接法蘭體(81)的內壁及墊環槽，並使加工後的焊層厚度符合相關的抗硫規範，並達到設計尺寸及光潔度；步驟1. 5、內腔表面通過無損檢測，若有缺陷則在補焊後重新機加工。
8.如權利要求7所述高抗硫井控設備的焊接技術，其特徵在於， 步驟1. 3中，堆焊是在15 20V電壓及180140A電流的環境下進行。
9.如權利要求6所述高抗硫井控設備的焊接技術，其特徵在於，步驟2. 1、將加工好坡口的焊接法蘭體(81)與管體(82)配對，進行對接焊準備； 步驟2. 2、採用全手工氬弧焊，在基層焊縫先用第一鎳基成分的焊條打底；填充層採用第二鎳基成分的焊條；最後蓋面層採用第三鎳基成分的焊條進行；步驟2. 3、使各焊層完全溶合，在無損檢測合格後，機加工到設計尺寸及光潔度，使內壁符合相關的抗硫規範。
10.如權利要求9所述高抗硫井控設備的焊接技術，其特徵在於，步驟2. 2中，分別在基層採用inc0ne1625焊條、填充層採用inc0ne1718焊條、蓋面層採用inc0ne1718焊條進行焊接。
全文摘要
本發明涉及一種高抗硫井控設備及其焊接技術，其中內放噴管線包含在兩端相對設置的兩個焊接法蘭體，以及在所述兩個焊接法蘭體之間與之對接的管體；在由中碳調質鋼製成的所述焊接法蘭體的內壁，分別通過深孔內壁堆焊形成一定厚度的高鎳基成分合金；配合使用單面焊雙面成型以及異種材料焊接技術，來實現兩端中碳調質鋼的所述焊接法蘭體，與中間鎳基合金的所述管體的對接焊。本發明通過使用高抗硫材料的墊環、橡膠密封件及連接螺栓等零配件，並配合使用了深孔內壁堆焊、單面焊雙面成型焊接技術及異種材料焊接技術，有效提高了井控設備整體的抗硫能力，且有效改善井控設備內腔的耐磨、耐腐蝕、耐高低溫、高抗硫能力；無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，使用壽命長；綜合本體材料的化學成分，優化其力學性能。
文檔編號B23K9/16GK102261235SQ201110210110
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者餘建華, 姚胥源, 尹恩來 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設備有限公司