专利名称：一种壁厚渐变的连续油管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气管材技术领域，具体涉及一种壁厚渐变的连续油管及其制造方法。
背景技术：
连续油管在石油天然气工业中已广泛应用于油田修井、钻井、完井、测井、增产等领域。由于在上述作业方面具有效率高、成本低、作业范围广、占地面积小等一系列优点，近年来连续油管技术发展迅速。在使用过程中，连续油管需要从卷筒上导出，并通过导向拱(鹅颈)和注入头进入并悬挂在井筒中作业。对于深度较小的浅井而言，普通连续油管即可满足使用要求。但是，当连续油管在深井或超深井中使用时，随着下入深度的不断增大，连续油管的悬重和提升力将大幅增加，当下入深度超过一定数值时，易发生断裂事故。例如，对最小屈服强度为 552MPa，最小抗拉强度为621MPa、规格为Φ 31. 8X2. 77mm，密度为7853kg/m3的连续油管而言，管体屈服载荷为13403kg，由于内压、拉伸以及其它载荷影响，并考虑安全余量，最大下入深度约为4000m。为了增加连续油管下入深度，满足深井和超深井作业需求，一方面可提高管材强度，另一方面可降低管材自身重量，从而减少悬重和连续油管井口段承受的载荷。对强度一定的连续油管，采用具有相同外径、不同壁厚的连续油管(即使用变壁厚连续油管，在靠近井口的位置使用壁厚较大的管柱，在靠近井底使用壁厚较小的连续管)可大幅减小管体自重。由于靠近井口位置的厚壁管具有较大的屈服载荷，可使连续管承受更大的自重，在下端使用薄壁管可减小自重，从而增加作业深度。目前，通过不同规格的成品连续油管进行管-管对焊连接可实现连续油管的变壁厚要求，但由于壁厚不同的两种连续油管焊接时，由于热输入、焊速、填充金属量均与管材壁厚密切相关，无论采用手工焊还是自动焊均会形成台阶状接合，且焊缝与母材性能相差较大，在发生变形时容易因各部位变形不同而在环焊缝处过早失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种壁厚渐变的连续油管及其制造方法，采用整段壁厚渐变的管段形成一个连续、平滑的过渡区段，使对接接头部分壁厚相同，焊接接头平滑，且焊缝经过形变热处理后力学性能与母材相当，使连续油管壁厚在长度方向上连续渐变，在同等长度下，减小了连续油管自重，使井口段连续油管承受的拉力减小，提高连续油管的作业深度和作业的安全性。本发明采取的技术方案是一种壁厚渐变的连续油管，所述连续油管至少具有一段壁厚渐变管，且壁厚渐变管首尾分别对接一段等壁厚管I和一段等壁厚管II，且等壁厚管I、壁厚渐变管及等壁厚管II的外径相同，所述壁厚渐变管首端自尾端壁厚逐渐减小，并使壁厚渐变管的首端内径与等壁厚管I内径相同，尾端内径与等壁厚管II内径相同。
所述壁厚渐变管首端为等壁厚接头段I、中部为变壁厚段、尾端为等壁厚接头段
II;所述等壁厚接头段I与等壁厚管I对接，等壁厚接头段II与等壁厚管II对接，且等壁厚接头段I与等壁厚管I壁厚相同，等壁厚接头段II与等壁厚管II壁厚相同；所述变壁厚段首端自尾端壁厚逐渐减小。所述连续油管壁厚沿长度方向逐渐减小，强度沿长度方向逐渐减小，且强度变化范围为 758MPa 483MPa。所述连续油管的外径为25. 4mm 88. 9mm,壁厚为I. 9mm 7. 6mm。一种壁厚渐变的连续油管的制造方法步骤I :首先轧制一段壁厚渐变钢带I，并使壁厚渐变钢带I中部壁厚逐渐减小、首尾分别带有一段等壁厚段，然后将壁厚渐变钢带I首端等壁厚段与一段等壁厚钢带I对接焊接，将壁厚渐变钢带I尾端等壁厚段与一段等壁厚钢带II对接焊接将钢带接长，且壁 厚渐变钢带I首端等壁厚段与等壁厚钢带I的壁厚相同，壁厚渐变钢带I尾端等壁厚段与等壁厚钢带II的壁厚相同；步骤2 :对上述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当；步骤3 :将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用直缝高频焊接工艺进行成型焊接并经热处理后缠绕至卷筒上。进一步，在步骤I所述的等壁厚钢带II尾端对接下一段壁厚渐变钢带II，所述壁厚渐变钢带II中部壁厚逐渐减小、首尾分别带有一段等壁厚段，将壁厚渐变钢带II首端等壁厚段对接在等壁厚钢带II的尾端，在壁厚渐变钢带II尾端等壁厚段对接下一段等壁厚钢带III，且壁厚渐变钢带II首端等壁厚段与等壁厚钢带II的壁厚相同，壁厚渐变钢带II尾端等壁厚段与等壁厚钢带III的壁厚相同；依此循环将钢带接长至连续油管的设计长度。本发明与现有技术相比具有的优点和效果I、本发明采用整段壁厚均匀渐变的管段形成一个连续、平滑的过渡区段，避免了管壁的突变，使该区域在弯曲过程中的变形趋于均匀，增加了管柱的安全性。2、本发明壁厚均匀渐变的管段两端均带有一段等壁厚管段，使对接部分壁厚相同，焊接接头平滑，焊接参数和热处理参数相同，有利于对接接头的强化和均匀变形，提高了环焊缝的强度和作业的安全性。3、本发明管体壁厚沿长度方向逐渐减小，进而使管体强度沿长度方向逐渐减小，强度变化范围758MPa 483MPa。使用时使靠近井口位置的厚壁管具有较大的屈服载荷，承受更大的自重，沿井深方向管壁逐渐变薄减小自重，从而增加作业深度和作业的安全性。4、本发明采用沿长度方向厚度渐变的钢带制成，钢带对接接头均由两个等壁厚的板材焊接而成，焊接参数和热处理参数相同，且焊缝经过形变热处理后力学性能与母材相当，使连续油管壁厚在长度方向上连续渐变，在同等长度下，减小了连续油管自重，使井口段连续油管承受的拉力减小，提高连续油管的作业深度和作业的安全性。
图I为本发明的结构示意图，图2为本发明钢带接长后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-2详细描述本发明的实施例。一种壁厚渐变的连续油管，至少具有一段壁厚渐变管2，且壁厚渐变管2首尾分别对接一段等壁厚管I I和一段等壁厚管II 3，且等壁厚管I I、壁厚渐变管2及等壁厚管II 3的外径相同；所述壁厚渐变管2首端自尾端壁厚逐渐减小，并使壁厚渐变管2的首端内径与等壁厚管I I内径相同，尾端内径与等壁厚管II 3内径相同。所述壁厚渐变管2首端为等壁厚接头段I 4、中部为变壁厚段5、尾端为等壁厚接头段II 6 ;所述等壁厚接头段I 4与等壁厚管I I对接，等壁厚接头段II 6与等壁厚管II 3对接，且等壁厚接头段I 4与等壁厚管I I壁厚相同，等壁厚接头段II 6与等壁厚管II 3壁厚相同；所述变壁厚段5首端自尾端壁厚逐渐减小。一种壁厚渐变的连续油管的制造方法步骤I :首先轧制一段壁厚渐变钢带I 8，并使壁厚渐变钢带I 8中部壁厚逐渐减小、首尾分别带有一段等壁厚段，然后将壁厚渐变钢带I 8首端等壁厚段与一段等壁厚钢 带I 7对接焊接，将壁厚渐变钢带I 8尾端等壁厚段与等壁厚钢带II 9对接焊接将钢带接长，且壁厚渐变钢带I 8首端等壁厚段与等壁厚钢带I 7的壁厚相同，壁厚渐变钢带I 8尾端等壁厚段与等壁厚钢带II 9的壁厚相同；在等壁厚钢带II 9尾端对接焊接下一段壁厚渐变钢带II 10，所述壁厚渐变钢带II 10中部壁厚逐渐减小、首尾分别带有一段等壁厚段，将壁厚渐变钢带II 10首端等壁厚段对接在等壁厚钢带II 9的尾端，在壁厚渐变钢带II 10尾端等壁厚段对接下一段等壁厚钢带III 11，且壁厚渐变钢带II 10首端等壁厚段与等壁厚钢带II 9的壁厚相同，壁厚渐变钢带II 10尾端等壁厚段与等壁厚钢带III11的壁厚相同；依此类推将钢带接长至连续油管的设计长度。步骤2 :对上述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当；步骤3 :将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用ERW直缝高频焊接工艺进行成型焊接并经热处理后缠绕至卷筒上。所述连续油管壁厚沿长度方向逐渐减小，强度沿长度方向逐渐减小，且强度变化范围为758MPa 483MPa。所述连续油管的外径为25. 4mm 88. 9mm,壁厚为I. 9mm 7. 6mm。使用时厚壁管区段靠近井口位置具有较大的屈服载荷，承受更大的自重，沿井深方向管壁逐渐变薄减小自重，经测试下井深度可提高30%。
权利要求
1.一种壁厚渐变的连续油管，其特征是所述连续油管至少具有一段壁厚渐变管(2)，且壁厚渐变管(2)首尾分别对接一段等壁厚管I (I)和一段等壁厚管II (3)，且等壁厚管I(I)、壁厚渐变管(2)及等壁厚管II (3 )的外径相同，所述壁厚渐变管(2 )首端自尾端壁厚逐渐减小，并使壁厚渐变管(2)的首端内径与等壁厚管I (I)内径相同，尾端内径与等壁厚管II (3)内径相同。
2.根据权利要求I所述的一种壁厚渐变的连续油管，其特征是所述壁厚渐变管(2)首端为等壁厚接头段I (4)、中部为变壁厚段(5)、尾端为等壁厚接头段II (6);所述等壁厚接头段I (4)与等壁厚管I (I)对接，等壁厚接头段II (6)与等壁厚管II (3)对接，且等壁厚接头段I (4)与等壁厚管I (I)壁厚相同，等壁厚接头段II (6)与等壁厚管II (3)壁厚相同；所述变壁厚段(5)首端自尾端壁厚逐渐减小。
3.根据权利要求I或2所述的一种壁厚渐变的连续油管，其特征是所述连续油管壁厚沿长度方向逐渐减小，强度沿长度方向逐渐减小，且强度变化范围为758MPa 483MPa。
4.根据权利要求3所述的一种壁厚渐变的连续油管，其特征是所述连续油管的外径为 25. 4mm 88. 9mm,壁厚为 I. 9mm 7. 6mm。
5.一种壁厚渐变的连续油管的制造方法，其特征是 步骤I :首先轧制一段壁厚渐变钢带I (8)，并使壁厚渐变钢带I (8)中部壁厚逐渐减小、首尾分别带有一段等壁厚段，然后将壁厚渐变钢带I (8)首端等壁厚段与一段等壁厚钢带I (7)对接焊接，将壁厚渐变钢带I (8)尾部等壁厚段与一段等壁厚钢带II (9)对接焊接将钢带接长，且壁厚渐变钢带I (8)首端等壁厚段与等壁厚钢带I (7)的壁厚相同，壁厚渐变钢带I (8)尾端等壁厚段与等壁厚钢带II (9)的壁厚相同； 步骤2 :对上述对接焊缝进行形变热处理，使接头焊缝的力学性能与母材相当； 步骤3 :将上述接长的钢带通过连续成型工艺成型为直缝管状，并采用直缝高频焊接工艺进行成型焊接并经热处理后缠绕至卷筒上。
6.根据权利要求5所述的壁厚渐变的连续油管的制造方法，其特征是在步骤I所述的等壁厚钢带II (9)尾端对接下一段壁厚渐变钢带II (10)，所述壁厚渐变钢带II (10)中部壁厚逐渐减小、首尾分别带有一段等壁厚段，将壁厚渐变钢带II (10)首端等壁厚段对接在等壁厚钢带II O)的尾端，在壁厚渐变钢带II (10)尾端等壁厚段对接下一段等壁厚钢带III(II)，且壁厚渐变钢带II(10)首端等壁厚段与等壁厚钢带II (9)的壁厚相同，壁厚渐变钢带II (10)尾端等壁厚段与等壁厚钢带III(Il)的壁厚相同；依此循环将钢带接长至连续油管的设计长度。
全文摘要
一种壁厚渐变的连续油管及其制造方法，所述连续油管至少具有一段壁厚渐变管，且壁厚渐变管首尾分别对接一段等壁厚管I和一段等壁厚管Ⅱ，且等壁厚管I、壁厚渐变管及等壁厚管Ⅱ的外径相同，所述壁厚渐变管首端自尾端壁厚逐渐减小，并使壁厚渐变管的首端内径与等壁厚管I内径相同，尾端内径与等壁厚管Ⅱ内径相同。本发明采用沿长度方向厚度渐变的钢带制成，钢带对接接头均由两个等壁厚的板材焊接而成，且焊缝经过形变热处理后力学性能与母材相当，使连续油管壁厚在长度方向上连续渐变，在同等长度下，减小了连续油管自重，使井口段连续油管承受的拉力减小，提高连续油管的作业深度和作业的安全性。
文档编号B21C37/08GK102817563SQ20121024317
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者毕宗岳, 鲜林云, 张锦刚, 余晗, 李博锋, 张晓峰, 汪海涛 申请人:宝鸡石油钢管有限责任公司