一种双金属复合油管的连接接头的制作方法

本发明涉及一种双金属复合油管连接接头，尤其涉及一种机械及冶金双金属复合油管的连接接头，可应用于油气开发用井下管柱系统。

背景技术：

油气田开发过程中，由于采出介质含h2s、co2、cl^-、溶解氧等腐蚀性介质，井下油管面临着严重的腐蚀问题，且我国主力油田大多进入开发中后期，注水、蒸汽、co2等提采技术的使用进一步的加剧了油管的腐蚀，不仅影响了油气田的正常安全生产，甚至引起生产事故。

井下油管多采用材质升级、添加缓蚀剂、钨合金镀层、涂层等技术来控制腐蚀，其中材质升级是最为常用、可靠的方法之一，采用耐蚀性更好的不锈钢、镍基合金等材料虽然能解决大部分腐蚀问题，但会大幅增加油气开采的成本。在使用纯耐蚀合金(cra)油管时，仅约不足1/3壁厚管材起防腐作用，而剩余部分主要起强度作用。因此，国内外钢管生产企业逐步开发出内层为耐蚀合金、外层为碳钢的双金属复合管，能够较好的兼顾耐蚀性及高强度，以解决油气开发过程中面临的腐蚀问题。

目前，双金属复合管在油气田的应用仅限于地面或水下油气输送管，尚未在井下油管中实现推广应用，其中难点之一在于油管接头的解决方案。在常规碳钢油管中，油管与油管之间多采用接箍连接，油管端部为公扣，接箍两端为母扣，在下井前进行连接。若采用双金属复合油管，为保证油管内表面在接头处耐蚀性的连续，现有方法是油管端部采用耐蚀合金焊材做堆焊处理，接箍采用与内层耐蚀合金相同材质，但这种方法在螺纹部位仍是异种金属接触，当密封效果不好时螺纹部位易发生电偶腐蚀，且纯耐蚀合金接箍成本较高。接头问题严重限制了双金属复合油管在井下的应用。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种能够保证双金属复合油管内层耐蚀性连续、强度高且成本可控的连接接头。

本发明采用以下技术方案：

一种双金属复合油管的连接接头，主要由管体基管1、管体cra内覆层2、接箍基管3、接箍cra内覆层4、管端cra堆焊层5、管体台肩面6、接箍台肩面7、管体密封面8、接箍密封面9、管体外螺纹10、接箍内螺纹11组成，见图1～4。

进一步的，上述管体采用双金属复合管，保证强度的前提下可选择机械复合管或冶金复合管，接箍采用冶金复合接箍。

进一步的，上述双金属复合油管由管体基管1、管体cra内覆层2、管端cra堆焊层5、管体台肩面6、管体密封面8组成，管体基管1为碳钢材质，管体cra内覆层2材质可依据使用工况选择，复合工艺在满足强度要求的前提下可选择机械复合或冶金复合；管端cra堆焊层5选择与管体cra内覆层2耐蚀性相当的焊接材料堆焊。

进一步的，上述冶金复合接箍基管3采用与管体基管1相同材质碳钢，接箍cra内覆层4采用与管体cra内覆层2相同材质耐蚀合金钢。

进一步的，上述双金属复合油管的管端cra堆焊层5轴向长度为3～10mm，保证接箍接触管体台肩面6、管体密封面8为耐蚀合金材质。

进一步的，上述接箍采用冶金复和接箍，内层为厚度为3～10mm的cra内覆层4，cra内覆层4厚度应超过密封面与台肩面厚度之和约0.5mm，保证与管体接触的接箍台肩面7、接箍密封面9为耐蚀合金材质，且避免台肩对顶时剪切面为接箍基管与cra内覆层的结合面。

进一步的，上述冶金复合接箍基管3与cra内覆层4之间的结合强度应超过400mpa，保证在台肩对顶时接箍cra内覆层4与接箍基管3不发生分离；接箍cra内覆层4厚度应稍大于与管体接触密封面与台肩面。

进一步的，管体外螺纹10与接箍内螺纹11部位均为碳钢材质，保证油管连接的强度，同时避免密封不严时异种金属与介质直接接触引起的电偶腐蚀。

进一步的，管体外螺纹10与接箍内螺纹11可采用api标准偏梯螺纹满足拉伸和互换的要求，也可根据使用工况采用特殊螺纹。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中接箍采用高结合强度(超过400mpa)冶金复和接箍，相较于纯耐蚀合金接箍而言成本更低，且能够保证在台肩面、密封面等接触面为相同cra材质，避免了异种金属接触引起的电偶腐蚀问题。

本发明中所述内、外螺纹可依据使用工况选用api标准偏梯螺纹或特殊螺纹。管体外螺纹、接箍内螺纹等接触面为相同碳钢材质，有效保证了连接强度，同时避免了密封不严时异种金属与介质直接接触引起的电偶腐蚀。

本发明所述双金属复合油管连接接头与采用纯耐蚀合金接箍相比，具有成本低、相同耐蚀性能且连接强度更高的优点，能够有效保证双金属复合油管在井下应用中的安全性与经济性。

附图说明

图1为本发明冶金复合油管连接示意图。

图2为本发明管体外螺纹结构示意图。

图3为本发明接箍内螺纹结构示意图。

图4为图1中a的放大图。

图5为采用本发明的连接接头连接双金属复合油管连接示意图。

图中：1.管体基管；2.管体cra内覆层；3.接箍基管；4.接箍cra内覆层；5.管端cra堆焊层；6.管体台肩面；7.接箍台肩面。8.管体密封面；9.接箍密封面；10.管体外螺纹；11.接箍内螺纹。

具体实施方式：

下面将结合说明书附图及具体实施例说明本发明的具体实施方式。

如图5所示，本发明一种双金属复合油管的连接接头，所述连接接头的内螺纹和外螺纹处采用碳钢；管体台肩面与管体密封面采用耐蚀合金材质，有效保证与介质接触内壁面耐蚀性的连续，同时满足密封需求；

其中，所述连接接头管体部分在满足设计强度要求的前提下可选择机械或冶金复合管，同时在管端进行全壁厚堆焊，形成管端cra堆焊层，以满足管体外螺纹、台肩面及密封面的加工需求；所述连接接头接箍部分采用冶金复合接箍，同时内覆层厚度应满足接箍内螺纹、台肩面及密封面的加工需求。

所述管端cra堆焊层在加工前的轴向堆焊长度在3～10mm之间，径向厚度与管体壁厚相同，以满足加工需求。

所述箍基管与接箍cra内覆层之间的结合强度应不低于400mpa，保证台肩对顶时接箍cra内覆层4的强度。

所述接箍采用冶金复合方式，接箍基管选用与管体基管1相同材质，接箍cra内覆层选用与管体cra内覆层2相同材质；

所述接箍cra内覆层4厚度需大于管体台肩面与管体密封面的厚度之和，避免台肩对顶时剪切面与接箍基管3/接箍cra内覆层4结合界面的重合。

所述接箍cra内覆层厚度需大于管体台肩面与管体密封面8的厚度之和至少0.5mm，

管体台肩面6接箍台肩面、管体密封面、接箍密封面均为与管体内壁面相同耐蚀合金材质，保证接头内壁面的耐蚀性。

所述管体外螺纹、接箍内螺纹部位为相同材质碳钢，保证连接强度。

所述管体外螺纹与接箍内螺纹为api标准偏梯形螺纹或根据使用工况采用特殊螺纹。

一种双金属复合油管，所述双金属复合油管之间采用上述连接接头实现连接。

实施例：

如图1-图4所示，一种双金属复合管连接接头，包括管体基管1、管体cra内覆层2、接箍基管3、接箍cra内覆层4、管端cra堆焊层5、管体台肩面6、接箍台肩面7、管体密封面8、接箍密封面9、管体外螺纹10、接箍内螺纹11。

所述管体外螺纹10、接箍内螺纹11部位为碳钢材质，保证连接强度。

所述管体台肩面6、接箍台肩面7、管体密封面8、接箍密封面9均为耐蚀合金材质，保证接头的耐蚀性。

所述双金属复合管管体由基管1与cra内覆层2组成，基管1可采用apispec5ct规定的碳钢油管，cra内覆层2可采用奥氏体不锈钢、双相不锈钢或镍基合金材质；基管1与cra内覆层2结合方式在整管满足apispec5ct强度要求的前提下，可灵活选择机械复合与冶金复合；管体整体壁厚满足apispec5ct标准要求，cra内覆层2厚度为1.5～3mm。

所述接箍采用冶金复合方式，接箍基管3选用与管体基管1相同材质，接箍cra内覆层4选用与管体cra内覆层2相同材质；接箍整体尺寸及强度要求满足apispec5ct要求，接箍cra内覆层4厚度需超过管体台肩面6与管体密封面8的厚度之和约0.5mm，避免台肩对顶时剪切面与接箍基管/cra内覆层的结合面重合。

所述双金属复合油管管端cra堆焊层5厚度在5～10mm之间，保证与接箍接触台肩面、密封面为耐蚀合金材质；

所述接箍基管3与接箍cra内覆层4之间的结合强度应超过400mpa，保证台肩对顶时接箍cra内覆层4的强度。

所述管体外螺纹10与接箍内螺纹11可选用api标准偏梯形螺纹，满足拉伸和互换的要求，也可根据使用工况采用特殊螺纹。

所述管体及接箍连接结构如图5所示，输送介质与油管管体、接箍直接接触的内表面均为耐蚀合金材质，有效保证整个连接结构的耐蚀性；台肩面(6、7)与密封面(8、9)均为耐蚀合金材质，能够满足油管在井下拉伸载荷下的密封需求；管体外螺纹10与接箍内螺纹11均为碳钢材质，有效保证了接头连接强度，同时避免了密封不严时采用纯耐蚀合金接箍面临的电偶腐蚀问题；与采用纯耐蚀合金接箍相比，本发明成本更低，效果更好。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。