连续膨胀管.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200610112983.3

申请日:

2006.09.14

公开号:

CN101144376A

公开日:

2008.03.19

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

E21B29/10; C22C38/50; C21D9/08; C21D1/42; C21D1/26; C21D11/00

主分类号:

E21B29/10

申请人:

中国石油天然气集团公司; 中国石油天然气集团公司管材研究所

发明人:

杨 龙; 冯耀荣; 宋生印; 林 凯; 杨红兵; 韩礼红

地址:

100724北京市西城区六铺炕街6号

优先权:

专利代理机构:

北京市中实友知识产权代理有限责任公司

代理人:

李玉明

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内容摘要

一种连续膨胀管,用于石油固井或处理井下复杂事故、修井。其特征是:连续膨胀管材料的化学成分如下:C:0.08~0.14%;Si:0.30~0.50%;Mn:0.70~0.90%;P:≤0.025%;S:≤0.005%;Cr:0.57~0.70%;Mo:≤0.25%;Ni:0.13~0.20%;V:0.002~0.010%;Ti:0.015~0.016%;Cu:0.20~0.25%;Nb:0.005~0.010%;Fe:余量;制造过程:采用直缝电阻焊(ERW)制管;清除连续膨胀管内、外的焊缝毛刺;整管热处理;缠绕到芯轴上。效果是:连续膨胀管其管体本身是连续的,克服了普通膨胀管施工时需要焊接或螺纹连接的不足,以及施工后存在的连接部位强度低和漏失技术难题,确保了膨胀后较高的强度和良好的密封完整性;并且长度根据现场需要截取,方便可靠。

权利要求书

1.  一种连续膨胀管,其特征是:连续膨胀管材料的化学成分重量百分比如下:
C:0.08~0.14%;Si:0.30~0.50%;Mn:0.70~0.90%;P:≤0.025%;S:≤0.005%;Cr:0.57~0.70%;Mo:≤0.25%;Ni:0.13~0.20%;V:0.002~0.010%;Ti:0.015~0.016%;Cu:0.20~0.25%;Nb:0.005~0.010%;Fe:余量;
连续膨胀管的外径范围为114.3-219.1mm,壁厚范围为5.21-12.70mm;连续膨胀管的长度范围为100m-3000m。

2.
  根据权利要求1所述的连续膨胀管,其特征是:制造过程包括:
采用直缝电阻焊(ERW)制管技术制造;
在焊接制管过程中要用内、外毛刺刮屑器清除连续膨胀管内、外的焊缝毛刺,焊缝的内、外表面与管体表面同样光洁;
清除焊缝毛刺完毕再进行整管热处理;
连续膨胀管缠绕到芯轴上。

3.
  根据权利要求1或2所述的连续膨胀管,其特征是:所述的热处理方法是:利用高频感应加热器加热到温度898.9℃,然后进行退火处理;热处理后的指标是:连续膨胀管最小屈服强度达到480~690MPa,抗拉强度达到550~730MPa,延伸率25~30%,罗氏硬度HRC22。

说明书

连续膨胀管
技术领域
本发明涉及一种石油天然气工业油井固井或处理井下复杂事故、修井专用的膨胀管,特别是一种连续膨胀管。
背景技术
目前,随着石油勘探开发的深度和广度不断提高,勘探开发的难度日益增大,井况复杂程度越来越大。当钻井作业需要通过更深的过压地层,通过枯竭地层或易坍塌易漏失地层时,现有的技术采用不同直径的钻头钻进,并以不同直径的套管层层封固完成。在这种情况下,井越深,套管层次越多,要求最初的一开井眼直径越大;反之,如果一开直径一定,则最终的井眼直径将会更小,有可能钻不到目的层或者即便钻至目的层,完井眼小,满足不了开采及后续修井、增产等作业的要求。于是,出现了膨胀管技术。膨胀管技术是石油完井和修井工程中一项新兴技术。其方法是将套管下入井内预定位置,通过中间管输送泥浆液,注满套管外侧的间隙空间,然后下部扩充锥受液体压力的推动,自下而上地扩径膨胀套管;使套管直径发生10-30%的塑性形变。膨胀管技术还可以应用于修复油井套管。以往对于长距离存在孔洞、裂纹、错断缺陷的套管无法修复,而采用膨胀管解决大段套管腐蚀问题十分有效。例如,中国专利CN1079886C公开了一种封闭的可膨胀管状套筒。
利用膨胀管悬挂和封隔,密封效果好、作业简单、成本低廉、使用寿命长。膨胀管技术是很有发展前景的重大技术变革。
当前膨胀管技术存在技术问题:一是膨胀管采用低合金高强度钢,膨胀扩径塑性有余,抗外压强度不足;二是下井套管之间采用特殊螺纹连接,特殊螺纹加工困难,施工装配较为繁琐。一般来说单根膨胀管的长度仅有10米左右,满足不了现场技术要求。因此,需要将多个单根膨胀管用焊接方式或用螺纹方式连接在一起下井,又带来了新的技术难题:连接部位的强度偏低,且更为重要的是连接部位的漏失问题解决起来非常困难。到目前为止,国内还没有攻克多根可膨胀管下井膨胀后连接部位的强度低和漏失技术难题。公告号为CN2709758Y的中国专利,公开了一种膨胀管螺纹接头结构,克服现有的膨胀管连接螺纹连接部位变形,造成的密封失效和膨胀管内壁出现的缩口问题。公开号为CN1594631A的中国专利,公开了一种油井用膨胀合金材料及膨胀管装置。通过改变低合金钢膨胀管材料,达到克服现有膨胀管塑性不足;并解决套管之间连接螺纹密封问题。
总之,现有连接的膨胀管在连接部位存在强度和密封问题。如采用焊接方式多根可膨胀管连接,焊接部位在膨胀后的强度低,又出现膨胀后的漏失严重问题;如采用螺纹连接方式的膨胀管,膨胀后管端部螺纹变形,会出现连接强度低,密封可靠性难以保证的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续膨胀管,采用直缝电阻焊(ERW)制管技术制造的可膨胀的连续管,由于其管体本身为连续管,而连续膨胀管中间没有丝扣,没有焊接焊缝,克服普通可膨胀管普遍存在的连接部位的强度低和漏失技术难题。由于连续膨胀管的长度很长,为适应连续膨胀管的加工制造、运输以及膨胀管井下膨胀施工后的强度要求,本发明在连续膨胀管的构思下,通过改变连续膨胀管合金材料,保障实现连续膨胀管技术。
本发明采用的技术方案是:
连续膨胀管材料的化学成分重量百分比如下:
C:0.08~0.14%;Si:0.30~0.50%;Mn:0.70~0.90%;P:≤0.025%;S:≤0.005%;Cr:0.57~0.70%;Mo:≤0.25%;Ni:0.13~0.20%;V:0.002~0.010%;Ti:0.015~0.016%;Cu:0.20~0.25%;Nb:0.005~0.010%;Fe:余量。冶炼和制造钢板的过程不属于本发明内容
本发明的连续膨胀管采用直缝电阻焊(ERW)制管技术制造。
在焊接制管过程中要用内、外毛刺刮屑器清除连续膨胀管内、外的焊缝毛刺,使焊缝的内、外表面与管体表面同样光洁,使得连续膨胀管在膨胀后具有均匀的强度和足够的抗漏失、抗泄露能力。
清除焊缝毛刺完毕再进行整管热处理。
热处理方法是:利用高频感应加热器加热到特定温度898.9℃,然后进行退火处理。达到热处理后的指标是:连续膨胀管最小屈服强度达到480~690MPa,抗拉强度达到550~730MPa,延伸率25~30%,罗氏硬度HRC22。
膨胀前,连续膨胀管的外径范围为114.3-219.1mm,壁厚范围为5.21-12.70mm。
连续膨胀管的长度范围为100m-3000m。可以缠绕到适当的芯轴上,以便运输和使用。
可以根据井下作业地层厚度、施工需要,截取适当的长度。
本发明的有益效果:本发明的连续膨胀管其管体本身是连续的,克服了普通膨胀管施工时需要焊接或螺纹连接,以及施工后存在的连接部位强度低和漏失技术难题,确保了膨胀后较高的强度和良好的密封完整性;并且长度按现场施工时需要截取,可靠性好,现场使用方便。
本发明的连续膨胀管可应用于钻井、完井、采油、修井等作业中,既能解决井眼变径问题,又能节约大量作业成本,更为关键的是本发明解决了普通膨胀管的技术难题。
具体实施方式
实施例1:本实施例连续膨胀管材料是ASTM A-606 4型改良型钢。
连续膨胀管材料的化学成分重量百分比如下:
C:0.10%;Si:0.35%;Mn:0.75%;P:≤0.025%;S:≤0.005%;Cr:0.60%;Ni:0.15%;Cu:0.20%;Mo:0.21%;Fe:余量。
冶炼并制造成钢板。然后采用直缝电阻焊(ERW)制管技术制造成连续膨胀管。
在焊接制管过程中要用内外毛刺刮屑器清除连续膨胀管内外的焊缝毛刺,使焊缝的内外表面与管体表面同样光洁,使得连续膨胀管在膨胀后具有均匀的强度和足够的抗漏失、抗泄露能力。
清除焊缝毛刺完毕再进行整管热处理,热处理方法是:利用高频感应加热器加热到特定温度898.9℃,然后进行退火处理。达到热处理后的指标是:连续膨胀管最小屈服强度达到482MPa,抗拉强度达到551MPa,延伸率28%,罗氏硬度HRC22。
膨胀前,连续膨胀管的外径为114.3mm,壁厚范围为5.21mm。
根据外径不同,连续膨胀管的长度为3000m。可以缠绕到适当的芯轴上,以便运输和使用。使用时根据现场地质等相关情况截取适当的长度。
实施例2:本实施例连续膨胀管材料是ASTM A-607改良型。
连续膨胀管材料的化学成分重量百分比如下:
C:0.08%;Si:0.13%;Mn:0.80%;P:≤0.015%;S:≤0.010%;Cr:0.70%;Ni:0.70%;Cu:0.18%;Cb:0.03%;Fe:余量。
冶炼并制造成钢板。然后采用直缝电阻焊(ERW)制管技术制造成连续膨胀管。
在焊接制管过程中要用内、外毛刺刮屑器清除连续膨胀管内、外的焊缝毛刺,使焊缝的内、外表面与管体表面同样光洁,使得连续膨胀管在膨胀后具有均匀的强度和足够的抗漏失、抗泄露能力。
清除焊缝毛刺完毕再进行整管热处理,热处理方法是:利用高频感应加热器加热到特定温度898.9℃,然后进行退火处理。达到热处理后的指标是:连续膨胀管最小屈服强度达到482MPa,抗拉强度达到551MPa,延伸率30%,罗氏硬度HRC22。
膨胀前,连续膨胀管的外径为168.3mm,壁厚为8.94mm。
根据外径不同,连续膨胀管的长度为3000m。可以缠绕到适当的芯轴上,以便运输和使用。使用时根据现场地质等相关情况截取适当的长度。
实施例3:本实施例连续膨胀管材料是ASTM A-607 70级改良型。
连续膨胀管材料的化学成分重量百分比如下:
C:0.14%;Si:0.30%;Mn:0.90%;P:≤0.025%;S:≤0.005%;Cr:0.70%;  Ni:0.16%;V:0.010%;Ti:0.015%;Cu:0.20%;Nb:0.010%;N:0.018%;Fe:余量。
在焊接制管过程中要用内、外毛刺刮屑器清除连续膨胀管内、外的焊缝毛刺,使焊缝的内、外表面与管体表面同样光洁,使得连续膨胀管在膨胀后具有均匀的强度和足够的抗漏失、抗泄露能力。
清除焊缝毛刺完毕再进行整管热处理,热处理方法是:利用高频感应加热器加热到特定温度898.9℃,然后进行退火处理。达到热处理后的指标是:连续膨胀管最小屈服强度达到690MPa,抗拉强度达到750MPa,延伸率25%,罗氏硬度HRC28。
膨胀前,连续膨胀管的外径为219.1mm,壁厚为12.70mm。
根据外径不同,连续膨胀管的长度为3000m。可以缠绕到适当的芯轴上,以便运输和使用。使用时根据现场地质等相关情况截取适当的长度。

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一种连续膨胀管,用于石油固井或处理井下复杂事故、修井。其特征是:连续膨胀管材料的化学成分如下:C:0.080.14;Si:0.300.50;Mn:0.700.90;P:0.025;S:0.005;Cr:0.570.70;Mo:0.25;Ni:0.130.20;V:0.0020.010;Ti:0.0150.016;Cu:0.200.25;Nb:0.0050.010;Fe:余量;制造过程:采用直缝电阻。

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