专利名称：一种管道系统及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种管道系统，该系统具有一种用于运输腐蚀性流体，如原油和/或天然气的抗腐蚀性衬里。本发明还涉及制造这种管道系统的方法。
美国专利6,273,474公开了一种带衬里的管道系统，其中，用于连接相邻管件的螺纹连接件的一部分是由抗腐蚀材料制成，一部分是由易腐蚀材料制成，因而当腐蚀性流体接触到螺纹连接件的易腐蚀部分时，管道系统就会受到损坏。
欧洲专利申请0190092公开了一种管道系统，其中，抗腐蚀的聚四氟乙烯内衬延伸到抗腐蚀螺纹联结元件中，从而该内衬只能在联结元件将两个管道连接之后才能插入管道中。
美国专利6,041,253公开了另外一个带衬里的管道系统；它不但能用于油和/或气井，也能用于天然气钻探和输送腐蚀性流体。在所述系统中，管道具有一个抗腐蚀材料制成的内衬，并且连接件主要由成本更低的易腐蚀金属制成。由于盐水、二氧化硫和二氧化碳可以损伤管道端部的外部和两个管道端部彼此相连处的连接件(couplingpiece)的中央内部部分，例如在石油钻探中，前述系统中所述各部分均由抗腐蚀材料制成。
所述已知系统的一个缺点是已经出现腐蚀仅发生在管状联接元件和连接件的现象，以及连接会相对较快损坏的现象。而且，连接件的制造相对复杂。
本发明的一个目的是提供一种低成本的带衬里的管道系统，它容易生产，并对腐蚀具有一定的抵抗性，从而具有较长的使用寿命。
根据本发明的管道系统，它具有至少一个管状元件，该管状元件由基本易腐蚀金属制成，并带有抗腐蚀材料内衬。该管状元件和内衬连接到一个螺纹管状联接元件上。该螺纹管状联接元件具有由抗腐蚀材料制成的内表面和螺纹。其中，该管状元件在一个基本垂直于管状元件轴线的平面上与螺纹联结元件相连接。并且内衬在所述平面上或与相邻于所述平面与联结元件相连接。
在根据本发明的管道系统中，管状联接元件的内表面和连接件的至少螺纹的表面由抗腐蚀材料制成，该连接件可以用螺接在两个联结元件之间。腐蚀性流体可以穿过美国专利6,042,153和6,273,474中所公开系统中的抗腐蚀材料，这在实践当中已经是很明显的。这种情况的后果就是螺纹连接件的表面会局部发生有害的腐蚀。本发明防止这种现象的发生。
在本发明所述管道系统的第一个实施例中，管状联接元件主要由易腐蚀金属制成，其表面衬由抗腐蚀材料加衬。其优点是，这种管状联接元件的大部分可以用成本低的金属制成。
美国专利6,042,153所公开系统的第二个缺点是，所述连接的抗拉强度相对较低。对于已知系统来讲，它具有圆锥型螺纹，管壁的厚度向其端部逐渐减小，从而其结果就是连接的强度降低。而且，螺纹的存在对材料的强度具有负面效果。因此，本发明的另一个目的是，提供一种具有高抗拉强度的管道系统。
在本发明所述管道系统的第二个实施例中，管状联接元件从头到尾整体由抗腐蚀金属制成，并且该抗腐蚀金属最好具有高于易腐蚀金属的抗拉强度。该实施例的另一个优点是其易于生产。
优选地，每个管状联接元件在一个垂直于管状元件轴线的基本平的平面内连接到管状元件和内衬的共同端部上，该管状元件和内衬通过对接焊、锻焊、铜焊、不定向连接或扩散结合，以及类似方法连接在一起。管状元件和其内衬可以用一种简单的方式切割成需要的尺寸，例如，在此之后，管状联接元件可以同样用简单的方式焊接到管状元件的平端面上。
在另一个实施例中，连接件的螺纹用抗腐蚀材料作内衬。在另一个实施例中，连接件整体由抗腐蚀材料制成。
连接件的螺纹最好是内螺纹，而管道的螺纹最好是外螺纹。另外，螺纹最好是圆锥螺纹，或者螺纹的直径逐渐向管道端部减小。
而且，连接件最好在中央具有一个环形止挡件(stop)，管道的端部旋拧抵顶在止挡件上，从而可以防止泄漏并且管道螺纹连接进入连接件的深度可以明确确定。
本发明还涉及一种制造管道系统的方法，其中，所需长度的管状元件由基本易腐蚀金属制成并带有抗腐蚀材料制成的内衬，此后，管状联接元件被连接到所述管状元件和所述内衬的端部，该管状联接元件具有螺纹并且管状联接元件的内表面和螺纹表面由抗腐蚀材料制成，其中，管状元件在一个基本垂直于管状元件纵轴的平面上连接到螺纹管状联接元件上，并且内衬在所述平面上或相邻于所述平面连接到联结元件上。
本发明现在将通过附图所示的示范性实施例作出更详细的解释，在此同一部分用同样的附图标记表示，并且在此附
图1是本发明所述管道系统的第一实施例的纵向剖面图。
附图2是本发明所述管道系统的第二实施例的纵向剖面图。
根据附图1，管道系统包括两个相同的管道，这两个管道具有管状元件1、内衬3和在两端的管状联接元件4，并且这两个管道通过连接件2连接在一起。
管状元件1由一种低成本的易腐蚀材料，如碳钢制成，并且该管状元件具有由比如22铬合金(22 Cralloy)这样的抗腐蚀材料制成的内衬3。然而，内衬3也可以用塑料材料制成。
管状元件1可以用一种简单的方式成型，例如通过在基本垂直于管状元件1的纵轴12的平面10和11上切割。随后，管状联接元件4通过例如对接焊和/或锻焊连接到管状元件1和内衬3的端部。管状联接元件4由大块的抗腐蚀金属制成，例如前述的22铬合金。管状联接元件4在外部具有圆锥型外螺纹5。由于整个管状联接元件4由抗腐蚀金属制成，因此螺纹5的整个表面上也是由抗腐蚀材料制成的。然而，另一种选择是，只在螺纹5的整个表面上涂覆一层抗腐蚀内衬，例如一种特氟隆(Teflon)(PTFE)内衬，同时管状联接元件4的其余部分可以由一种低成本的易腐蚀金属制成。
连接件2由用大块抗腐蚀金属，如前述的22铬合金制成的基本为圆柱状的套筒所组成。连接件具有内螺纹6。而且，连接件在中央具有一个环形止挡件7，管道1的连接端4旋拧抵顶在该环形止挡件上，从而可以尽可能地防止液体从管道系统中泄漏。连接端4的配合端部表面8与止挡件7成斜面配合以加强它们之间的密封作用。同样在这种情况下，所示的连接件2整体由抗腐蚀金属制成，但是另一种选择是只有螺纹表面具有抗腐蚀内衬，而连接件2的其余部分由廉价的易腐蚀金属制成。
连接件2的内螺纹6可以是同方向(左手/左手或右手/右手)或反方向(左手/右手)。如果是后者，不用旋转两个管道1而只旋转连接件2就可将管道连接在一起。如果是那样的话，连接件的两个连接端部4上的螺纹也必须是反方向的。
附图2示出了一个类似的管道系统，其中，前述的连接件2没有用于实现连接。该系统具有两个带有内衬3的管状元件1，它们用前述的方式通过两个不同的抗腐蚀管状联接元件(4，4’)连接，其中一个为外联结元件，另一个为内联结元件。最好是，一个管状元件1与两个不同的联结元件(4，4’)连接，这样每个管道均可螺接到每个其它的管道中。可选择地，一个管道可以具有两个外联结元件(4)，另一个管道具有两个内联结元件(4’)。
在附图2所示的管道系统中，管状元件1和内衬3在基本垂直于管状元件的纵轴12的表面10和11上被切割，并通过简单的锻焊操作将其对接焊到联结元件(4，4’)上。这样，带有衬里的管状元件1可以被制造成较长的长度，然后再切成需要的长度。于是联结元件(4，4)可以容易地通过一单程对接焊操作(a single trip butt operation)焊接到管道1和内衬3的端部上。
权利要求
1.一种用于输送腐蚀性流体，如原油或天然气的管道系统，该管道系统具有至少一个基本由易腐蚀金属制成的管状元件(1)，所述管状元件带有抗腐蚀材料制成的内衬(3)，管状元件(1)和内衬(3)连接到一个螺纹管状联接元件(4)上，该管状联接元件有一个内表面和一个由抗腐蚀材料制成的螺纹(5)，其中管状元件(1)在平面(10，11)内连接到螺纹管状联接元件(4)上，该平面基本垂直于管状元件(1)的纵轴(12)，其特征在于，内衬(3)在所述平面(10，11)内或邻近于所述平面连接到联结元件(4)上。
2.根据权利要求1所述的管道系统，该管道系统具有至少两个基本由易腐蚀金属制成的圆柱形管状元件(1)，所述管状元件带有一个由抗腐蚀材料制成的内衬(3)，管状元件(1)在靠近两端处连接到一个螺纹管状联接元件(4)；还具有至少一个连接件(2)，该连接件在两侧具有内螺纹(6)，该内螺纹(6)能与所述管状联接元件(4)上的外螺纹(5)相配合，其特征在于，内衬(3)、管状联接元件(4)的内表面、连接件(2)的螺纹(6)的表面以及螺纹管状联接元件(4)的表面由抗腐蚀金属制成。
3.根据权利要求1或2所述的管道系统，其特征在于，每个管状联接元件(4)主要由易腐蚀金属制成，并具有用抗腐蚀材料作内衬的表面。
4.根据权利要求1或2所述的管道系统，其特征在于，每个管状联接元件(4)完全由抗腐蚀金属制成。
5.根据权利要求4所述的管道系统，其特征在于，所述抗腐蚀金属具有比所述易腐蚀金属大的拉伸强度。
6.根据权利要求4或5所述的管道系统，其特征在于，在基本上垂直于管状元件(1)的纵轴(10)的平面(10，11)内，通过对接焊、锻焊、铜焊、不定向连接或扩散结合的方式，管状联接元件(4)连接到管状元件(1)和内衬(3)的共同端上。
7.根据权利要求2-6中任意一项所述的管道系统，其特征在于，连接件(2)完全由抗腐蚀金属制成。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述的管道系统，其特征在于，连接件(2)包括一个在中央处的环形止挡件(7)，管状联接元件(4)的端部抵着该支挡销旋拧。
9.一种制造用于输送腐蚀性流体的管道系统的方法，其中，所需长度的管状元件(1)由基本易腐蚀金属制成，并具有由抗腐蚀材料制成的内衬(3)，然后，管状联接元件(4)连接到所述管状元件(1)和所述内衬(3)的端部，从而管状元件(1)在平面(10，11)上连接到螺纹管状联接元件(4)上，该平面基本上垂直于管状元件(1)的纵轴(12)，其中，该管状联接元件具有螺纹(5)，并且该管状联接元件的内表面和螺纹(5)的表面由抗腐蚀材料制成，其特征在于，内衬(3)在所述平面(10，11)上或相邻于所述平面连接到联结元件(4)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，管状元件(1)和内衬(3)的端部在所述平面(10，11)内，通过对接焊、锻焊、铜焊、不定向连接或扩散结合连接到每个联结元件(4)上。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在管状元件(1)具有抗腐蚀内衬(3)之后，带有内衬的管状元件(1)被切割成预定的长度，从而在所述垂直平面(10，11)上形成一个平端面，带有内衬的管状元件(1)的所述平端面通过一个简单的对接焊操作连接到联结元件(4)的平端面上。
全文摘要
一种用于输送腐蚀性流体，如原油或天然气的管道系统，包括易腐蚀的管状元件(1)，该管状元件(1)涂覆有抗腐蚀的内部衬里(3)。该管状元件(1)和内衬(3)在基本上垂直于管状元件(1)纵轴(12)的平面(10，11)上具有一个平端面，该平端面连接到螺纹管状联接元件(4)的平端面上，该管状联接元件具有抗腐蚀的内表面和螺纹(5)。该涂覆有抗腐蚀内衬(3)的易腐蚀管状元件(1)可以制造成较长的长度，然后再被分割成所需长度，从而，每个联结元件(4)可以通过单程对接焊操作焊接到所述管状元件(1)和内衬(3)的平端面上。
文档编号E21B17/042GK1639497SQ03805054
公开日2005年7月13日 申请日期2003年2月28日 优先权日2002年3月1日
发明者安东尼·T·科尔 申请人:国际壳牌研究有限公司