连接可膨胀管的方法技术

本发明专利技术提供一种连接可膨胀管和扩展被连接的该管的方法，该方法包括：通过锻焊对所述管进行连接，同时，在锻焊操作的至少一部分中，使还原冲洗气体环绕冲洗被加热的所述管端部，以便从被锻焊的所述管端部去除氧化物、并限制所述管端部之间的不规则部的量，并且径向地扩展被连接的所述管。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
可膨胀管越发应用于石油与天然气的开采井，可包括因扩展而变宽的槽或其他穿孔，或可具有被由例如扩展锥和/或一组辊子等扩展装置周向拉伸的连续的“无槽”管壁。由于焊接会在焊接区域引起至少一些管壁的强化和/或弱化，强化会妨碍甚至中断扩展工序，反之弱化会导致管体容易在焊接区域塌陷、弯曲和/或爆裂，所以可膨胀管通常通过机械式连接器进行连接。另外，在需要焊接带槽衬管时，存在一些需要克服的特殊问题。第一种情况，带槽可膨胀管不易被完全密封地进行非氧化气体或还原气体或气体混合物的冲洗和空气的移除。第二种情况，直接焊接带槽可膨胀管的端部还会导致管端部的槽也被一并焊死。这样，不但阻碍了扩展，还限制了带槽可膨胀管的固有功能。国际专利申请WO 98/33619公知了由无定形结合方法，还有国际专利申请WO 0230611公知了通过激光焊接。但是，这些连接技术消耗时间，并且需要对管端部之间进行非常精确的定位以及将管端部加工成极其精确的平面形状，所以这些技术不能实际应用于例如钻井装置、海上油田平台或管道铺设船只。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过相对快速且简单的焊接操作，与现有焊接技术相比能够更容易实施于钻井装置、海上油田平台或管道铺设船只，由该方法可得到高质量焊接，从而将在焊接区域的管壁强度的变化降低至最小程度。本专利技术的方法包括通过锻焊对所述管进行连接，同时，在锻焊操作的至少一部分中，使还原冲洗气体环绕冲洗被加热的所述管端部，以便，从被锻焊的所述管端部去除氧化物，并限制所述被锻焊的管端部之间的不规则部的量；径向地扩展被连接的所述管。所述管可包括在或靠近被锻焊的端部的槽和/或其他穿孔，在锻焊工序中，用耐热填料填充该槽和/或其他穿孔。可选地，通过使高频电流在圆周方向流过将要被连接的所述管端部附近的管壁而加热所述管端部，并且所述耐热填料包括导电陶瓷材料。另外，最好提供一围绕焊接区域的气封，以使非氧化气体或还原气体或气体混合物冲洗于延长的内部和外部密封区域。在锻焊操作前，要进行连接的管端部可一起扩展并折叠为大致相似的凹陷形或褶皱形，此后，凹陷形或褶皱形的管端部被锻焊在一起，并在随后的管扩展工序中被展开为大致圆柱形。这种情况下，所述管在焊接端部区域可具有无槽的、基本连续的管壁，并可包括离开焊接端部的一系列交错的槽和/或其他穿孔，这样，在扩展管时，被焊接的、最初为凹陷形或褶皱形的管端部展开为大致圆柱形，并且所述槽和/或其他穿孔也变宽。所述管可通过锻焊进行例如向下进井地连接，其中，加热管端部到锻焊温度，并且在锻焊操作的至少一部分中，在使还原冲洗气体环绕冲洗被加热的管端部时，将其压在一起。在这种情况下，管端部可至少部分地相互重叠搭接，并且将锻焊装置插入内管，该锻焊装置加热所述管端部，使还原冲洗气体冲洗在重叠搭接的所述管端部之间留下的任何间隙，并随后将所述内管的被加热的端部的外表面压到外管的内表面，以通过锻焊连接所述管端部。可选地，所述管端部为齿形或具有互补的正弦曲线形，以缓和在扩展和/或展开工序中对被锻焊的管端部施加的力。优选冲洗气体为由基本为惰性的气体与还原气体组成的非爆炸性混合物，该混合物包含有体积为90％以上的如氮、氦或氩等的基本为惰性的气体、和体积为2％以上的氢。可使用多种加热技术来使管端部达到足够的热度，以便能进行冶金接合。所述加热技术可包括电加热、电磁加热、感应加热、红外线加热、电弧加热和/或摩擦加热，或者这些加热方法的组合和/或其他加热方法。当应用于本专利技术时，终端锻焊技术包括圆周加热管端部和随后冶金接合被加热的管端部的所有技术，其中包括有一般人们所周知焊接技术，如熔接、摩擦焊接、电弧焊接和/或对接焊。从授予Per H.Moe的美国专利4566625、4736084、4669650和5721413号可知，下面的做法可能是有益的，即在锻焊操作之前或操作中使用还原冲洗气体如氢气或一氧化碳冲洗管端部，从而可从被加热的管端部除去所有氧气表面，并且可获得具有最小限度不规则性的冶金连接。从美国专利2719207和4728760号可知，使用非爆炸性混合物来进行电弧焊接和感应对接焊，该非爆炸性混合物含有体积约为95％的基本为如氩、氮和/或氦等惰性气体的部分，和体积约为5％的还原气体如氢气和/或一氧化碳。附图说明图1示出了安装后的直径部分的带槽管的部分纵向剖面图和部分侧视图；图2示出了在管端部被折叠为褶皱形后的图1所示的管的横断面视图；图3为图2所示管的侧视图，示出了从带槽的中间部分向随后将被锻焊到相邻褶皱形管端部的褶皱形端部的转变；图4为一些步骤的示意图，在一种技术的实施例中需要这些步骤，以确保向形成于不同的可膨胀管的槽或穿孔填充耐火材料，以使所述槽或穿孔不被焊接到一起地对管端部进行锻焊；图5示出了一用于锻焊带槽或带穿孔可膨胀管的密封部件，其中内部和外部的密封区域被显著延展，超过用于无槽或无穿孔管时；图6示出了一对具有锻焊连接的、互相啮合的齿形端部的可膨胀管； 图7示出了一对具有锻焊连接的、在圆周方向上互相啮合的正弦曲线形端部的可膨胀管；图8示出了一对具有锻焊连接的、重叠的正弦曲线形端部的可膨胀管。具体实施例方式下面参照附图对本专利技术的优选实施方式进行详细地说明。如图1到图8所示，带槽可膨胀管可被应用于油井和气井以控制例如出砂等。为此目的，所述管可由具有特定网格尺寸的筛网组件进行包裹，以防止生产时砂进入孔内。由筛网对其周围进行包裹的所述管，以数个长度通常为10m的管段形式送到井位置。美国专利5924745公开了通过带槽螺纹接头对可膨胀管部分的重叠搭接端部进行连接。在钻机上组装管时，将螺纹接头的两部分上的槽对准并锁紧。当所述管到达孔的目标深度时，通过贯通管地推进一锥，使管扩展，以确保可膨胀管外壁与地层或套管内壁之间的紧密接触。美国专利5924745号所公知的带槽接头通过以下方式设计，所述锥所需的扩展接头的扩展力类似于带槽管的扩展力本身。这是必要的，因为它可以没有使未扩展管段在锥下面变形的危险地、使锥被推下孔中。但是，所公知的带槽接头是价格昂贵的管元件，并且当放管到孔中时、组装所述接头操作为一关键操作。本专利技术的锻焊方法的目的在于用一种焊接连接取代美国专利5924745号所公知的螺纹连接，以克服螺纹连接的缺点。本专利技术的方法可用于锻焊图1所示部分带槽的管1的端部到(未图示的)相邻部分带槽的可膨胀管的端部。未扩展的管1具有一比经在孔中扩展后的(未图示的)扩展的管直径小至少10％的直径D2。按照应用于钻机现场的焊接工序的要求，加工所述管的端面2。管3的中间部分具有槽4，在管的两端都留下管的实壁部分5。图2示出了实壁且无槽的端部部分5，将其折叠为该部分的外径等同于放入孔中时的未扩展的管的直径D1的形式。此后，通过压缩在管体上加工的槽使中间部分3也缩小成同样的直径D1，如图3所示。这意味着中间部分保持圆柱形。最后，所述管3备有一未图示的可扩展的砂筛装置。当在至少锻焊操作的一部分中，使还原冲洗气体围绕被加热的管端部冲洗时，在钻机上通过锻焊将两管段的褶皱形端部部分5焊接在一起。当锻焊连接的未扩展的管构成的管柱到达目的深度时，推进一锥，使其从顶到底或反之地贯通所述管。由此，扩展带槽管身到一扩大的直径D2，并且展开被锻焊在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接可膨胀管和扩展被连接的管的方法，该方法包括：通过锻焊对所述管进行连接，同时，在锻焊操作的至少一部分中，使还原冲洗气体环绕冲洗被加热的所述管端部，以便，从被锻焊的所述管端部去除氧化物，并限制所述被锻焊的管端部之间的不规则部的量 ；径向地扩展被连接的所述管。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW安德森，JJ登布尔，AT科尔，K季米特里亚季斯，JE福勒布雷格特，DH泽斯林格，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]