通过光亮退火消除液压流体污染物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于清洁管状部件的方法和设备。存储装置保持成品形式的管状部件，并且输送装置从第一存储装置输送管状部件。气体被供给通过管状部件。加热装置加热被拖拽的管状部件，并且所述气体穿过管状部件以从管状部件内侧清洁碎屑。
【专利说明】通过光亮退火消除液压流体污染物
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求递交于2011年11月7日的美国申请N0.13/290522的优先权，其全部内容通过参考包含于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及诸如在石油勘探和生产中用于减少管状部件中的污染物的方法和设备。
【背景技术】
[0004]石油勘探和生产中的各种系统使用从通常是地面位置的第一位置延伸到第二向下钻进位置的液压管。液压管包括将液压力从第一位置传递到第二位置的流体。典型地，这些管以其成品形式获得并且在管内容纳一定量碎屑，这是来自制作管的生产过程的残留物。当管投入使用时，这些碎屑易于聚集在管的底部并且阻碍管中的液压流体传递力的能力。因此需要提供没有碎屑的液压管。本发明提供清洁这种管的内部的设备和方法。
【发明内容】
[0005]一方面，本发明提供一种从管状部件内清除碎屑的方法，包括:使所述管状部件从第一存储装置以成品形式穿过加热区域；通过所述部件供给第一气体；和在所述加热区域处加热所属部件和所述第一气体以从所述管状部件内清除碎屑。
[0006]另一方面，本发明提供一种用于清洁管状部件的设备，其在具体实施例中包括:第一存储装置，其构造成保持成品形式的管状部件；传输装置，其构造成从所述存储装置拖拽成品形式的管状部件；泵，其构造成泵送气体通过所述管状部件；和加热装置，其构造成加热被拖拽的管状部件和所述气体以清洁所述管状部件。
[0007]在此公开的设备和方法的某些特征的示例被宽泛地总结，以便可以更好地理解对其进行的以下详细描述。当然有下文公开的设备和方法的额外特征形成权利要求的主题。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]为了详细地理解本发明，将参照附图进行以下详细说明，其中相同的附图标记指示相同部件，并且其中:
[0009]图1示出在本发明的一个实施例中用于清洁管状部件的设备的示例性实施例；
[0010]图2示出用于清洁是离线管状部件的本发明的另一个设备的实施例；
[0011]图3示出在本发明的另一个实施例中用于对示例性管状部件进行退火和淬火的设备；和
[0012]图4示出用于准备用于本发明的清洁方法的管状部件的示例性设备。
【具体实施方式】[0013]图1示出根据本发明的一个实施例用于使用光亮退火来清洁管状部件102的示例性设备100。典型地，管状部件由合金制成，该合金包括镍(Ni)、铬(Cr)、铁(Fe)和钥(Mo)中的至少一种，例如Ni/Cr/Mo合金、Ni/Fe/Mo合金、Fe/Cr/Ni/Mo合金或Ni/Fe/Cr/Mo合金。部件的各种示例性成分包括碳素钢、316不锈钢、825镍合金和625镍合金。在一个实施例中，管状部件是毛细管，其能用作各种石油勘探和生产系统中的液压流体管线，从地表位置延伸到向下钻进位置。管状部件(在此还称为“管”或“部件”)通常是指中空长形体，其通常但不必须是圆筒形的。在这里所述的清洁过程之前和在生产过程完成之后，管状部件通常存储在第一存储装置中。因而，管状部件以成品形式存储在第一存储装置上。成品形式的管状部件是指管状部件所处的形状使其能在被从第一存储装置拖拽时用于其用途，而不需要进一步成形、模制、精加工或锻造。典型地，这种成品管包括在管的内表面上的碎屑，作为生产过程的残留物。在典型的清洁过程中，管状部件102沿着如由示例性方向箭头112所指示的部件的轴向方向(即伸长方向)被拖拽通过由加热装置104限定的加热区域。输送装置(未示出)可以用于拖拽部件通过加热装置。吸热气体106被泵送通过管状部件102的内部。吸热气体在入口 108处被泵送到部件中并且在出口 110处排出所述部件。因此，吸热气体沿着与管状部件的拖拽方向112(8卩，图1中从右到左)相反的方向(即，图1中从左到右)被泵送通过管状部件。在图1的示例性实施例中，加热装置104是蛤壳腔，其在一个实施例中敞开至周围环境中的空气。加热装置104包括一个或多个加热元件114，所述加热元件将管状部件102大致加热至或高于适当的退火温度。在各种实施例中，该退火温度大约是2000° F。在管状部件内部中存在吸热气体的情况下进行退火过程，以便从管状部件的内表面清除碎屑。在退火过程期间，吸热气体106与部件的内表面上的氧化物结合以从内表面去除氧化物膜。残留在膜上的任何碎屑因此也被去除并且经由泵送气体被带出管，由此留下管状部件的清洁的内表面。
[0014]图2示出本发明的用于清洁示例性管状部件的另一个设备200的另一个实施例。管状部件102示出为从第一存储装置(第一线轴202)解绕并且缠绕到第二存储装置(第二线轴204)上。一方面，第二线轴204绕轴线旋转以从第一线轴202拖拽管状部件。管状部件因此在线轴之间沿着箭头112所指示的方向运动。管状部件是无缝部件或者可以是由片材条制成的焊接管状部件，所述片材条在管状部件的整个长度上被纵向地焊接。管状部件可以是单个连续部件或者可以包括经由例如对接焊接的焊接而联接至彼此的两个或更多个管状部件。焊接部通常是高氧化区域。气体源单元210经由联接装置220联接至第二线轴204处的部件的入口 102a。气体源单元210可以包括泵218，用于从气体源单元210以选定速率泵送气体。气体被泵送通过管状部件102，进入入口 102a并且作为废气在出口102b处排出。在一个实施例中，气体是吸热气体，诸如氢(H2)。在一个实施例中，出口 102b可以将废气排到周围大气。在可替代实施例中，出口 102b联接至用于存储废气和碎屑的废气室212。在第一线轴202与第二线轴204之间布置有炉或加热装置206，以便使管状部件102在线轴之间行进时被拖拽通过炉206。炉206包括用于允许部件进入炉的第一开口和允许部件离开炉的第二开口。炉206包括将部件加热至适当的退火温度的一个或多个加热元件214。控制单元216可以联接至炉206以控制加热元件以及退火过程的各个方面。在一个实施例中，炉的环境包括周围空气。在可替代实施例中，炉206基本填充有第二气体，该第二气体也可以是吸热气体，诸如氢、氩或惰性气体。第二气体在退火过程期间与管状部件102的外表面接触，以便避免管状部件102的外表面上起氧化皮(氧化)。
[0015]图3示出在本发明的另一个实施例中用于对示例性管状部件进行退火和淬火以清洁管状部件的设备300。管状部件102从第一线轴202解绕并且随后缠绕到第二线轴204上。在线轴202与204之间，管状部件穿过退火室或炉(加热装置206)和淬火室304。炉206包括一个或多个加热元件214，所述加热元件构造成提供用于退火过程的热。控制单元216连接至炉206并且构造成控制所述一个或多个加热元件214以及退火过程的各个方面。气体源310经由联接部件312联接至第二线轴处的管状部件的入口 102a。第一吸热气体从气体源310在入口 102a处被泵送到管状部件102中并且在第一线轴202处的出口 102b处作为废气排出部件102。废气存储单元316可以经由联接部件314联接至出口 102b。从管状部件102排出的废气存储在废气存储单元316处。在一个实施例中，诸如H2、氩或其他惰性气体的第二吸热气体326可以提供炉的环境，以避免在管状部件102的外表面处起氧化皮。示例性设备300还包括联接至炉206的淬火室304。在一个实施例中，管状部件直接从炉206传递至淬火室304。当部件离开炉206时，淬火室304冷却部件。在各实施例中，管状部件可以被淬火至大约600° F。淬火室联接至淬火介质源320，其将淬火介质供给至淬火室304。在示例性实施例中，淬火介质是诸如水的液体。喷嘴326将淬火介质从淬火介质源320喷射到管状部件上。淬火室中的出口 328使得淬火介质能从淬火室304排出以存储在淬火介质存储单元322处。或者,淬火介质可以是诸如下文讨论的吹扫气体的气体。吹扫气体供给324可以联接至淬火室以将吹扫气体供给至淬火室。在示例性实施例中，吹扫气体是氩。吹扫气体使管状部件能在基本无氧的环境中冷却。氩吹扫气体因此也可以用作淬火介质。在各种实施例中，氩可以在淬火室与冷却单元之间循环。
[0016]图4示出用于在此所述的清洁管状部件的方法之前准备第一线轴202上的管状部件的示例性设备。该示例性设备通过将管状部件从第三存储装置输送到第一存储装置而从管状部件的内表面去除碎屑。在管状部件生产之后，管状部件典型地存储在第三存储装置(第三线轴401)处。管状部件当存储在第三线轴401上时弯曲，以便使部件的一侧(A侧)在弯曲的内侧上，并且部件的相对侧(B侧)在弯曲的外侧上。管状部件在被从第一线轴拖拽以进行清洁之前从线轴401解绕并且缠绕到线轴202上，如图4所示。当存储在线轴202处时，B侧在弯曲的内侧上而A侧在弯曲的外侧上。因而A侧从在第三线轴401上受到拉力变成在第一线轴202上受到压缩力。同时，B侧从在第三线轴401上受到压缩力变为在第一线轴202上受到拉力。力的分布的这种变化用于从管状部件的内表面分离附着的碎屑，由此便于本发明的清洁过程。也可以使用用于从内表面分离碎屑的其他方法或设备。
[0017]因此，一方面，本发明提供从管状部件内清洁碎屑的方法，包括:从第一存储装置以成品形式输送管状部件通过加热区域；供给第一气体通过所述部件；和在加热区域加热所述部件和所述第一气体以从管状部件内清洁碎屑。从第一存储装置输送管状部件典型地包括以受控速率基本连续地输送管状部件通过加热区域。其中第一存储装置是线轴，所述方法还包括在管状部件已经穿过加热区域后将管状部件缠绕在第二线轴上。在典型的实施例中，第一气体沿着与管状部件被拖拽的方向相反的方向被泵送通过管状部件。在各实施例中，加热区域可以是蛤壳加热装置或炉。在一个实施例中，第一气体是氢。所述方法可以还包括在管状部件的外表面处加热第二气体，其中第二气体是(i)氢、(ii)氩、(iii)惰性气体和(iv)吸热气体中的至少一种。管状部件可以在被加热后被淬火。对管状部件进行淬火可以包括以下步骤中的至少一个:(i)用液体喷射管状部件；和(ii)使吹扫气体在管状部件的外部周围经过。在一个实施例中，在使管状部件穿过加热区域之前打破碎屑与管状部件的内侧之间的连结。
[0018]另一方面，本发明提供用于清洁管状部件的设备，该设备包括:第一存储装置，其构造成保持成品形式的管状部件；输送装置，其构造成从第一存储装置拖拽成品形式的管状部件；泵，其构造成泵送第一气体通过管状部件；和加热装置，其构造成加热被拖拽的管状部件和第一气体以清洁管状部件。所述设备还可以包括第二存储装置，其构造成存储清洁过的管状部件。在典型的实施例中，泵构造成沿着与输送装置拖拽管状部件的方向相反的方向泵送第一气体通过管状部件。在具体实施例中，第一存储装置是线轴并且管状部件绕所述线轴缠绕。在各实施例中，加热装置可以是蛤壳加热元件或炉。在一个实施例中，第一气体是氢。加热装置可以构造成在管状部件的外表面处加热第二气体，其中第二气体是
(i)氢、(ii)氩、(iii)惰性气体和(iv)吸热气体中的至少一种。所述设备还可以包括用于冷却排出加热装置的管状部件的淬火室。淬火室可以包括以下特征中的至少一个:(i)构造成用液体喷射管状部件的装置；和(ii)构造成使吹扫气体在管状部件的外部周围经过的装置。在一个实施例中，所述设备包括构造成在使管状部件被拖拽通过加热区域之前打破碎屑与管状部件的内侧之间的连结的装置。
[0019]虽然上述公开涉及本发明的特定示例性实施例，但各种变型对于本领域技术人员而言是明显的。在所附权利要求范围和精神内的全部修改都被上述公开所覆盖。
【权利要求】
1.一种清洁成品管状部件内的碎屑的方法，该方法包括: 从存储装置输送管状部件通过加热区域； 供给气体通过所述管状部件；和 在加热区域处加热所述管状部件和所述气体以清洁所述管状部件内的碎屑。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输送管状部件包括以受控速率基本连续地输送所述管状部件通过所述加热区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储装置是第一线轴，所述方法还包括在所述管状部件穿过所述加热区域后将所述管状部件缠绕在第二线轴上。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，供给气体包括沿着与所述管状部件穿过所述加热区域的方向相反的方向泵送所述气体通过所述管状部件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热区域包括(i)蛤壳加热装置和(ii)炉中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体是氢。
7.根据权 利要求1所述的方法，还包括用另一种气体加热所述管状部件的外表面，所述另一种气体选自由(i)氢、(ii)氩、(iii)惰性气体和(iv)吸热气体构成的组。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括在加热所述管状部件之后对所述管状部件进行淬火。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述管状部件进行淬火还包括以下步骤中的至少一个:(i)使所述管状部件暴露于液体；和(ii)使吹扫气体在所述管状部件的外部周围经过。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括在使所述管状部件穿过所述加热区域之前打破碎屑与所述管状部件的内侧之间的连结。
11.一种用于清洁管状部件的设备，该设备包括: 存储装置，其构造成保持成品形式的管状部件； 输送装置，其构造成从所述存储装置拖拽成品形式的管状部件； 泵，其构造成泵送气体通过所述管状部件；和 加热装置，其构造成加热被拖拽的管状部件和所述气体以清洁所述管状部件。
12.根据权利要求11所述的设备，还包括另一存储装置，其构造成存储清洁过的管状部件。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述泵构造成沿着与所述输送装置拖拽管状部件的方向相反的方向泵送所述气体通过所述管状部件。
14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述存储装置是线轴并且所述管状部件绕所述线轴缠绕。
15.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述加热装置是(i)蛤壳加热装置和(ii)炉中的至少一个。
16.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述气体是氢。
17.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述加热装置构造成用另一种气体加热所述管状部件的外表面，所述另一种气体选自由⑴氢、(ii)氩、(iii)惰性气体和(iv)吸热气体构成的组。
18.根据权利要求1所述的设备，还包括构造成冷却排出所述加热装置的管状部件的淬火室。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述淬火室还包括以下特征中的至少一个:(i)构造成用液体喷射所述管状部件的装置；和(ii)构造成使吹扫气体在所述管状部件的外部周围经过的装置。
20.根据权利要求14所述的设备，还包括构造成在使所述管状部件被拖拽通过加热区域之前打破碎屑与所述管状部件的内侧之间的连结的装置。
【文档编号】E21B21/08GK103906888SQ201280054558
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年10月4日 优先权日:2011年11月7日
【发明者】T·R·巴西尔, W·M·贝利 申请人:贝克休斯公司