一种油田用轻质井下油管制造技术

一种油田用轻质井下油管，涉及一种油田用井下油管。目的是解决现有的油田中井下耐腐蚀金属材质油管单位长度质量大和成本高的问题。油田用轻质井下油管由纤维复合材料管、设置在纤维复合材料管两端的金属端管、以及耐腐蚀的内管构成，所述金属端管的一端为具有外螺纹的螺纹端头，另一端为具有沟槽的过渡段；纤维复合材料管的两端分别套设在两个金属端管的过渡段的外表面上。本发明专利技术轻质井下油管具有耐高温、耐高压、耐腐蚀，抗拉强度高、单位长度质量轻和成本低的优点。本发明专利技术适用于制备井下油管。

A light downhole tubing for oil field

【技术实现步骤摘要】
一种油田用轻质井下油管
本专利技术涉及一种油田用井下油管。
技术介绍
随着油田的开采，油井越来越深，当井深超过8000米时，油井中油管所受的压力达100MPa以上，温度也随之越来越高，超过了200℃，且在一些油田(如四川油田、西北油田等)中的井下油管受到CO2、H2S、Cl-等的腐蚀也越来越严重。井下耐腐蚀金属油管中镍基合金钢油管能够承受高温和高压，并且耐腐蚀性能好，但是现有的镍基合金钢油管的价格约为30万元/吨，密度达到7g/cm3以上，由于镍基合金钢油管存在价格昂贵和单位长度的质量重的问题，镍基合金钢油管的使用会造成油田生产和维修成本大幅增加。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的油田中井下耐腐蚀金属材质油管单位长度质量大和成本高的问题，提出一种轻质井下油管。本专利技术轻质井下油管由纤维复合材料管和设置在其两端的耐腐蚀的金属端管、以及耐腐蚀的金属内管或塑料内管构成；所述金属端管的一端为具有外螺纹的螺纹端头，另一端为具有沟槽的过渡段；两个金属端管设置在纤维复合材料管的两端，纤维复合材料管的两端分别套设在两个金属端管的过渡段的外表面上。所述金属内管设置在纤维复合材料管内部，金属内管的两端分别与金属端管中过渡段的端部焊接，金属内管的外表面与纤维复合材料管内表面贴合。本专利技术原理及有益效果为：本专利技术轻质井下油管中纤维复合材料管为管体，采用了轻质高强纤维和耐腐蚀耐高温的基体树脂为原料，并采用纤维缠绕工艺制备而成，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀，抗拉强度高、单位长度质量轻和成本低的优点。采用具有外螺纹的耐腐蚀的金属端管作为轻质井下油管两端的连接，克服了因纤维复合材料管本体剪切强度低导致的纤维复合材料材质制成的螺纹的抗拉强度低的弱点，保证了油管安装和油井维修时油管的吊装需求。具有沟槽结构的过渡段与纤维复合材料管连接显著提高了纤维复合材料管与金属端管的连接强度(抗拉强度和抗扭强度)。金属内管可以有效提高轻质井下油管的抗高内压渗透能力和耐腐蚀水平，避免了因为树脂微裂纹造成的渗漏的发生，因此在纤维复合材料管相同壁厚的情况下有更高的耐内压能力；并且金属内管的壁厚仅为0.1～3mm，属于薄壁管，金属内管的使用并没有显著增高井下油管的重量。本专利技术轻质井下油管承受的内压能够达100MPa以上；能够在150～210℃、以及CO2、H2S、Cl-等腐蚀条件下长期使用；成本仅为镍基合金钢油管的60～80％。本专利技术轻质井下油管能够承受至少106N的拉力，并且单位长度质量仅为金属油管的1/2至2/3，重量显著减轻，在满足总长度为6000～8000米的油管整体吊装的同时，降低了安装维修费用。附图说明图1为实施例1中轻质井下油管的结构示意图；图2为实施例1中金属端管2的结构示意图；图3为实施例2中金属端管2的结构示意图；图4为实施例3中轻质井下油管的结构示意图；图5为图4中a处放大图；图6为实施例3中金属端管2的结构示意图；图7为实施例4中轻质井下油管的结构示意图；图8为实施例5中轻质井下油管的结构示意图；图9为实施例6中轻质井下油管的结构示意图；图10为实施例7中轻质井下油管的结构示意图。具体实施方式：本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。具体实施方式一：本实施方式轻质井下油管由纤维复合材料管1和设置在其两端的耐腐蚀的金属端管2、以及耐腐蚀的金属内管3构成；所述金属端管2的一端为具有外螺纹的螺纹端头21，另一端为具有沟槽的过渡段22；两个金属端管2设置在纤维复合材料管1的两端，纤维复合材料管1的两端分别套设在两个金属端管2的过渡段22的外表面上。所述金属内管3设置在纤维复合材料管1内部，金属内管3的两端分别与金属端管2中过渡段22的端部焊接，金属内管3的外表面与纤维复合材料管1内表面贴合。本实施方式轻质井下油管中纤维复合材料管1为管体，采用了轻质高强纤维和耐腐蚀耐高温的基体树脂为原料，并采用纤维缠绕工艺制备而成，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀，抗拉强度高、单位长度质量轻和成本低的优点。采用具有外螺纹的耐腐蚀的金属端管2作为轻质井下油管两端的连接，克服了因纤维复合材料管本体剪切强度低导致的纤维复合材料材质制成的螺纹的抗拉强度低的弱点，保证了油管安装和油井维修时油管的吊装需求。具有沟槽结构的过渡段22与纤维复合材料管1连接显著提高了纤维复合材料管1与金属端管2的连接强度(抗拉强度和抗扭强度)。金属内管3可以有效提高轻质井下油管的抗高内压渗透能力和耐腐蚀水平，避免了因为树脂微裂纹造成的渗漏的发生，因此在纤维复合材料管相同壁厚的情况下有更高的耐内压能力；并且金属内管3的壁厚仅为0.1～3mm，属于薄壁管，金属内管3的使用并没有显著增高井下油管的重量。本实施方式轻质井下油管承受的内压能够达100MPa以上；能够在150～210℃、以及CO2、H2S、Cl-等腐蚀条件下长期使用；成本仅为镍基合金钢油管的60～80％。本实施方式轻质井下油管能够承受至少106N的拉力，并且单位长度质量仅为金属油管的1/2至2/3，重量显著减轻，在满足总长度为6000～8000米的油管整体吊装的同时，降低了安装维修费用。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述塑料内管4设置在纤维复合材料管1和金属端管2的内部，塑料内管4两端的外圆周面上分别设置有凸沿41，凸沿41的内侧壁上设置有环形凹槽，金属端管2的端部设置有环形凸起42，环形凸起42插接在环形凹槽内，塑料内管4的外表面与纤维复合材料管1内表面和金属端管2内表面贴合。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述纤维复合材料管1的外表面设置有防护层6。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述轻质井下油管设置有耐腐蚀金属紧固套管5，耐腐蚀金属紧固套管5套设在纤维复合材料管1的两端与过渡段22重叠处。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述纤维复合材料管1的裸露外表面和耐腐蚀金属紧固套管5的外表面设置有防护层6。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述沟槽为环向沟槽、轴向沟槽、螺旋向沟槽中的一种或两种以上的组合。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。过渡段22上环向沟槽和螺旋向沟槽的设置能够使金属端管2与纤维复合材料管1之间结合更加牢固，提高轻质井下油管的抗拉能力，防止金属端管2与纤维复合材料管1分离，提高了轻质井下油管的抗拉能力；轴向沟槽的设置能够提高接头处的抗扭强度。螺旋向沟槽既能提高轻质井下油管的抗拉能力，也能提高接头处的抗扭强度。...

【技术保护点】
1.一种油田用轻质井下油管，其特征在于：油田用轻质井下油管由纤维复合材料管(1)和设置在其两端的耐腐蚀的金属端管(2)、以及耐腐蚀的金属内管(3)或塑料内管(4)构成；/n所述金属端管(2)的一端为具有外螺纹的螺纹端头(21)，另一端为具有沟槽的过渡段(22)；两个金属端管(2)设置在纤维复合材料管(1)的两端，纤维复合材料管(1)的两端分别套设在两个金属端管(2)的过渡段(22)的外表面上。/n所述金属内管(3)设置在纤维复合材料管(1)内部，金属内管(3)的两端分别与金属端管(2)中过渡段(22)的端部焊接，金属内管(3)的外表面与纤维复合材料管(1)内表面贴合。/n

【技术特征摘要】
1.一种油田用轻质井下油管，其特征在于：油田用轻质井下油管由纤维复合材料管(1)和设置在其两端的耐腐蚀的金属端管(2)、以及耐腐蚀的金属内管(3)或塑料内管(4)构成；
所述金属端管(2)的一端为具有外螺纹的螺纹端头(21)，另一端为具有沟槽的过渡段(22)；两个金属端管(2)设置在纤维复合材料管(1)的两端，纤维复合材料管(1)的两端分别套设在两个金属端管(2)的过渡段(22)的外表面上。
所述金属内管(3)设置在纤维复合材料管(1)内部，金属内管(3)的两端分别与金属端管(2)中过渡段(22)的端部焊接，金属内管(3)的外表面与纤维复合材料管(1)内表面贴合。


2.根据权利要求1所述的油田用轻质井下油管，其特征在于：所述塑料内管(4)设置在纤维复合材料管(1)和金属端管(2)的内部，塑料内管(4)两端的外圆周面上分别设置有凸沿(41)，凸沿(41)的内侧壁上设置有环形凹槽，金属端管(2)的端部设置有环形凸起(42)，环形凸起(42)插接在环形凹槽内，塑料内管(4)的外表面与纤维复合材料管(1)内表面和金属端管(2)内表面贴合。


3.根据权利要求1或2所述的油田用轻质井下油管，其特征在于：所述纤维复合材料管(1)的外表面设置有防护层(6)；所述防护层(6)的材质为聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚砜酮或聚醚腈砜，防护层(6)的厚度为0.1～3mm。


4.根据权利要求1或2所述的油田用轻质井下油管，其特征在于：所述油...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金刚，费春东，侯涤洋，刘永纯，孟玲宇，彭新亮，裴放，
申请(专利权)人：哈尔滨玻璃钢研究院有限公司，蔡金刚，
类型：发明
国别省市：黑龙;23