連接可膨脹管的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種連接可膨脹管和擴(kuò)展被連接的該管的方法，該方法包括：通過(guò)鍛焊對(duì)所述管進(jìn)行連接，同時(shí)，在鍛焊操作的至少一部分中，使還原沖洗氣體環(huán)繞沖洗被加熱的所述管端部，以便從被鍛焊的所述管端部去除氧化物、并限制所述管端部之間的不規(guī)則部的量，并且徑向地?cái)U(kuò)展被連接的所述管。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種。
技術(shù)介紹
可膨脹管越發(fā)應(yīng)用于石油與天然氣的開采井，可包括因擴(kuò)展而變寬的槽或其他穿孔，或可具有被由例如擴(kuò)展錐和/或一組輥?zhàn)拥葦U(kuò)展裝置周向拉伸的連續(xù)的“無(wú)槽”管壁。由于焊接會(huì)在焊接區(qū)域引起至少一些管壁的強(qiáng)化和/或弱化，強(qiáng)化會(huì)妨礙甚至中斷擴(kuò)展工序，反之弱化會(huì)導(dǎo)致管體容易在焊接區(qū)域塌陷、彎曲和/或爆裂，所以可膨脹管通常通過(guò)機(jī)械式連接器進(jìn)行連接。另外，在需要焊接帶槽襯管時(shí)，存在一些需要克服的特殊問(wèn)題。第一種情況，帶槽可膨脹管不易被完全密封地進(jìn)行非氧化氣體或還原氣體或氣體混合物的沖洗和空氣的移除。第二種情況，直接焊接帶槽可膨脹管的端部還會(huì)導(dǎo)致管端部的槽也被一并焊死。這樣，不但阻礙了擴(kuò)展，還限制了帶槽可膨脹管的固有功能。國(guó)際專利申請(qǐng)WO 98/33619公知了由無(wú)定形結(jié)合方法，還有國(guó)際專利申請(qǐng)WO 0230611公知了通過(guò)激光焊接。但是，這些連接技術(shù)消耗時(shí)間，并且需要對(duì)管端部之間進(jìn)行非常精確的定位以及將管端部加工成極其精確的平面形狀，所以這些技術(shù)不能實(shí)際應(yīng)用于例如鉆井裝置、海上油田平臺(tái)或管道鋪設(shè)船只。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種通過(guò)相對(duì)快速且簡(jiǎn)單的焊接操作，與現(xiàn)有焊接技術(shù)相比能夠更容易實(shí)施于鉆井裝置、海上油田平臺(tái)或管道鋪設(shè)船只，由該方法可得到高質(zhì)量焊接，從而將在焊接區(qū)域的管壁強(qiáng)度的變化降低至最小程度。本專利技術(shù)的方法包括通過(guò)鍛焊對(duì)所述管進(jìn)行連接，同時(shí)，在鍛焊操作的至少一部分中，使還原沖洗氣體環(huán)繞沖洗被加熱的所述管端部，以便，從被鍛焊的所述管端部去除氧化物，并限制所述被鍛焊的管端部之間的不規(guī)則部的量；徑向地?cái)U(kuò)展被連接的所述管。所述管可包括在或靠近被鍛焊的端部的槽和/或其他穿孔，在鍛焊工序中，用耐熱填料填充該槽和/或其他穿孔。可選地，通過(guò)使高頻電流在圓周方向流過(guò)將要被連接的所述管端部附近的管壁而加熱所述管端部，并且所述耐熱填料包括導(dǎo)電陶瓷材料。另外，最好提供一圍繞焊接區(qū)域的氣封，以使非氧化氣體或還原氣體或氣體混合物沖洗于延長(zhǎng)的內(nèi)部和外部密封區(qū)域。在鍛焊操作前，要進(jìn)行連接的管端部可一起擴(kuò)展并折疊為大致相似的凹陷形或褶皺形，此后，凹陷形或褶皺形的管端部被鍛焊在一起，并在隨后的管擴(kuò)展工序中被展開為大致圓柱形。這種情況下，所述管在焊接端部區(qū)域可具有無(wú)槽的、基本連續(xù)的管壁，并可包括離開焊接端部的一系列交錯(cuò)的槽和/或其他穿孔，這樣，在擴(kuò)展管時(shí)，被焊接的、最初為凹陷形或褶皺形的管端部展開為大致圓柱形，并且所述槽和/或其他穿孔也變寬。所述管可通過(guò)鍛焊進(jìn)行例如向下進(jìn)井地連接，其中，加熱管端部到鍛焊溫度，并且在鍛焊操作的至少一部分中，在使還原沖洗氣體環(huán)繞沖洗被加熱的管端部時(shí)，將其壓在一起。在這種情況下，管端部可至少部分地相互重疊搭接，并且將鍛焊裝置插入內(nèi)管，該鍛焊裝置加熱所述管端部，使還原沖洗氣體沖洗在重疊搭接的所述管端部之間留下的任何間隙，并隨后將所述內(nèi)管的被加熱的端部的外表面壓到外管的內(nèi)表面，以通過(guò)鍛焊連接所述管端部。可選地，所述管端部為齒形或具有互補(bǔ)的正弦曲線形，以緩和在擴(kuò)展和/或展開工序中對(duì)被鍛焊的管端部施加的力。優(yōu)選沖洗氣體為由基本為惰性的氣體與還原氣體組成的非爆炸性混合物，該混合物包含有體積為90％以上的如氮、氦或氬等的基本為惰性的氣體、和體積為2％以上的氫。可使用多種加熱技術(shù)來(lái)使管端部達(dá)到足夠的熱度，以便能進(jìn)行冶金接合。所述加熱技術(shù)可包括電加熱、電磁加熱、感應(yīng)加熱、紅外線加熱、電弧加熱和/或摩擦加熱，或者這些加熱方法的組合和/或其他加熱方法。當(dāng)應(yīng)用于本專利技術(shù)時(shí)，終端鍛焊技術(shù)包括圓周加熱管端部和隨后冶金接合被加熱的管端部的所有技術(shù)，其中包括有一般人們所周知焊接技術(shù)，如熔接、摩擦焊接、電弧焊接和/或?qū)雍浮氖谟鑀er H.Moe的美國(guó)專利4566625、4736084、4669650和5721413號(hào)可知，下面的做法可能是有益的，即在鍛焊操作之前或操作中使用還原沖洗氣體如氫氣或一氧化碳沖洗管端部，從而可從被加熱的管端部除去所有氧氣表面，并且可獲得具有最小限度不規(guī)則性的冶金連接。從美國(guó)專利2719207和4728760號(hào)可知，使用非爆炸性混合物來(lái)進(jìn)行電弧焊接和感應(yīng)對(duì)接焊，該非爆炸性混合物含有體積約為95％的基本為如氬、氮和/或氦等惰性氣體的部分，和體積約為5％的還原氣體如氫氣和/或一氧化碳。附圖說(shuō)明圖1示出了安裝后的直徑部分的帶槽管的部分縱向剖面圖和部分側(cè)視圖；圖2示出了在管端部被折疊為褶皺形后的圖1所示的管的橫斷面視圖；圖3為圖2所示管的側(cè)視圖，示出了從帶槽的中間部分向隨后將被鍛焊到相鄰褶皺形管端部的褶皺形端部的轉(zhuǎn)變；圖4為一些步驟的示意圖，在一種技術(shù)的實(shí)施例中需要這些步驟，以確保向形成于不同的可膨脹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對(duì)管端部進(jìn)行鍛焊；圖5示出了一用于鍛焊帶槽或帶穿孔可膨脹管的密封部件，其中內(nèi)部和外部的密封區(qū)域被顯著延展，超過(guò)用于無(wú)槽或無(wú)穿孔管時(shí)；圖6示出了一對(duì)具有鍛焊連接的、互相嚙合的齒形端部的可膨脹管； 圖7示出了一對(duì)具有鍛焊連接的、在圓周方向上互相嚙合的正弦曲線形端部的可膨脹管；圖8示出了一對(duì)具有鍛焊連接的、重疊的正弦曲線形端部的可膨脹管。具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。如圖1到圖8所示，帶槽可膨脹管可被應(yīng)用于油井和氣井以控制例如出砂等。為此目的，所述管可由具有特定網(wǎng)格尺寸的篩網(wǎng)組件進(jìn)行包裹，以防止生產(chǎn)時(shí)砂進(jìn)入孔內(nèi)。由篩網(wǎng)對(duì)其周圍進(jìn)行包裹的所述管，以數(shù)個(gè)長(zhǎng)度通常為10m的管段形式送到井位置。美國(guó)專利5924745公開了通過(guò)帶槽螺紋接頭對(duì)可膨脹管部分的重疊搭接端部進(jìn)行連接。在鉆機(jī)上組裝管時(shí)，將螺紋接頭的兩部分上的槽對(duì)準(zhǔn)并鎖緊。當(dāng)所述管到達(dá)孔的目標(biāo)深度時(shí)，通過(guò)貫通管地推進(jìn)一錐，使管擴(kuò)展，以確保可膨脹管外壁與地層或套管內(nèi)壁之間的緊密接觸。美國(guó)專利5924745號(hào)所公知的帶槽接頭通過(guò)以下方式設(shè)計(jì)，所述錐所需的擴(kuò)展接頭的擴(kuò)展力類似于帶槽管的擴(kuò)展力本身。這是必要的，因?yàn)樗梢詻](méi)有使未擴(kuò)展管段在錐下面變形的危險(xiǎn)地、使錐被推下孔中。但是，所公知的帶槽接頭是價(jià)格昂貴的管元件，并且當(dāng)放管到孔中時(shí)、組裝所述接頭操作為一關(guān)鍵操作。本專利技術(shù)的鍛焊方法的目的在于用一種焊接連接取代美國(guó)專利5924745號(hào)所公知的螺紋連接，以克服螺紋連接的缺點(diǎn)。本專利技術(shù)的方法可用于鍛焊圖1所示部分帶槽的管1的端部到(未圖示的)相鄰部分帶槽的可膨脹管的端部。未擴(kuò)展的管1具有一比經(jīng)在孔中擴(kuò)展后的(未圖示的)擴(kuò)展的管直徑小至少10％的直徑D2。按照應(yīng)用于鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的焊接工序的要求，加工所述管的端面2。管3的中間部分具有槽4，在管的兩端都留下管的實(shí)壁部分5。圖2示出了實(shí)壁且無(wú)槽的端部部分5，將其折疊為該部分的外徑等同于放入孔中時(shí)的未擴(kuò)展的管的直徑D1的形式。此后，通過(guò)壓縮在管體上加工的槽使中間部分3也縮小成同樣的直徑D1，如圖3所示。這意味著中間部分保持圓柱形。最后，所述管3備有一未圖示的可擴(kuò)展的砂篩裝置。當(dāng)在至少鍛焊操作的一部分中，使還原沖洗氣體圍繞被加熱的管端部沖洗時(shí)，在鉆機(jī)上通過(guò)鍛焊將兩管段的褶皺形端部部分5焊接在一起。當(dāng)鍛焊連接的未擴(kuò)展的管構(gòu)成的管柱到達(dá)目的深度時(shí)，推進(jìn)一錐，使其從頂?shù)降谆蚍粗刎炌ㄋ龉堋Ｓ纱耍瑪U(kuò)展帶槽管身到一擴(kuò)大的直徑D2，并且展開被鍛焊在一起本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種連接可膨脹管和擴(kuò)展被連接的管的方法，該方法包括：通過(guò)鍛焊對(duì)所述管進(jìn)行連接，同時(shí)，在鍛焊操作的至少一部分中，使還原沖洗氣體環(huán)繞沖洗被加熱的所述管端部，以便，從被鍛焊的所述管端部去除氧化物，并限制所述被鍛焊的管端部之間的不規(guī)則部的量 ；徑向地?cái)U(kuò)展被連接的所述管。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：MW安德森，JJ登布爾，AT科爾，K季米特里亞季斯，JE福勒布雷格特，DH澤斯林格，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)際殼牌研究有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：NL[荷蘭]