專利名稱：連續(xù)膨脹管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油天然氣工業(yè)油井固井或處理井下復(fù)雜事故、修 井專用的膨脹管，特別是一種連續(xù)膨脹管。
背景技術(shù)：
目前，隨著石油勘探開發(fā)的深度和廣度不斷提高，勘探開發(fā)的難度 日益增大，井況復(fù)雜程度越來越大。當(dāng)鉆井作業(yè)需要通過更深的過壓地 層，通過枯竭地層或易坍塌易漏失地層時，現(xiàn)有的技術(shù)采用不同直徑的 鉆頭鉆進(jìn)，并以不同直徑的套管層層封固完成。在這種情況下，井越深， 套管層次越多，要求最初的一開井眼直徑越大；反之，如果一開直徑一 定，則最終的井眼直徑將會更小，有可能鉆不到目的層或者即便鉆至目 的層，完井眼小，滿足不了開采及后續(xù)修井、增產(chǎn)等作業(yè)的要求。于是， 出現(xiàn)了膨脹管技術(shù)。膨脹管技術(shù)是石油完井和修井工程中一項新興技 術(shù)。其方法是將套管下入井內(nèi)預(yù)定位置，通過中間管輸送泥漿液，注滿 套管外側(cè)的間隙空間，然后下部擴充錐受液體壓力的推動，自下而上地 擴徑膨脹套管；使套管直徑發(fā)生10-30%的塑性形變。膨脹管技術(shù)還可以 應(yīng)用于修復(fù)油井套管。以往對于長距離存在孔洞、裂紋、錯斷缺陷的套 管無法修復(fù)，而采用膨脹管解決大段套管腐蝕問題十分有效。例如，中 國專利CN1079886C公開了一種封閉的可膨脹管狀套筒。利用膨脹管懸掛和封隔，密封效果好、作業(yè)簡單、成本低廉、使用 壽命長。膨脹管技術(shù)是很有發(fā)展前景的重大技術(shù)變革。當(dāng)前膨脹管技術(shù)存在技術(shù)問題 一是膨脹管采用低合金高強度鋼， 膨脹擴徑塑性有余，抗外壓強度不足；二是下井套管之間采用特殊螺紋 連接，特殊螺紋加工困難，施工裝配較為繁瑣。 一般來說單根膨脹管的
長度僅有10米左右，滿足不了現(xiàn)場技術(shù)要求。因此，需要將多個單根膨 脹管用焊接方式或用螺紋方式連接在一起下井，又帶來了新的技術(shù)難題 連接部位的強度偏低，且更為重要的是連接部位的漏失問題解決起來非 常困難。到目前為止，國內(nèi)還沒有攻克多根可膨脹管下井膨脹后連接部位的強度低和漏失技術(shù)難題。公告號為CN2709758Y的中國專利，公開 了--種膨脹管螺紋接頭結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有的膨脹管連接螺紋連接部位變形， 造成的密封失效和膨脹管內(nèi)壁出現(xiàn)的縮口問題。公開號為CN1594631A 的中國專利，公開了一種油井用膨脹合金材料及膨脹管裝置。通過改變 低合金鋼膨脹管材料，達(dá)到克服現(xiàn)有膨脹管塑性不足；并解決套管之間 連接螺紋密封問題?？傊?，現(xiàn)有連接的膨脹管在連接部位存在強度和密封問題。如采用 焊接方式多根可膨脹管連接，焊接部位在膨脹后的強度低，又出現(xiàn)膨脹 后的漏失嚴(yán)重問題；如采用螺紋連接方式的膨脹管，膨脹后管端部螺紋 變形，會出現(xiàn)連接強度低，密封可靠性難以保證的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)膨脹管，采用直縫電阻焊(ERW)制管 技術(shù)制造的可膨脹的連續(xù)管，由于其管體本身為連續(xù)管，而連續(xù)膨脹管 中間沒有絲扣，沒有焊接焊縫，克服普通可膨脹管普遍存在的連接部位 的強度低和漏失技術(shù)難題。由于連續(xù)膨脹管的長度很長，為適應(yīng)連續(xù)膨 脹管的加工制造、運輸以及膨脹管井下膨脹施工后的強度要求，本發(fā)明 在連續(xù)膨脹管的構(gòu)思下，通過改變連續(xù)膨脹管合金材料，保障實現(xiàn)連續(xù) 膨脹管技術(shù)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是連續(xù)膨脹管材料的化學(xué)成分重量百分比如下-.C: 0.08 0.14%; Si: 0. 30 0.50%; Mn: 0.70 0.90%; P:幼.025 %; S:幼.005%; Cr: 0.57~0.70%; Mo:幼.25%; Ni: 0.13~0.20%;V: 0.002~0.010%; Ti: 0.015 0.016% ; Cu: 0.20 0.25%;Nb: 0德~0.010%; Fe:余量。冶煉和制造鋼板的過程不屬于本發(fā)明內(nèi)容。本發(fā)明的連續(xù)膨脹管采用直縫電阻焊(ERW)制管技術(shù)制造。 在焊接制管過程中要用內(nèi)、外毛刺刮屑器清除連續(xù)膨脹管內(nèi)、外的 焊縫毛刺，使焊縫的內(nèi)、外表面與管體表面同樣光潔，使得連續(xù)膨脹管 在膨脹后具有均勻的強度和足夠的抗漏失、抗泄露能力。 清除焊縫毛刺完畢再進(jìn)行整管熱處理。熱處理方法是利用高頻感應(yīng)加熱器加熱到特定溫度898.9。C，然后 進(jìn)行退火處理。達(dá)到熱處理后的指標(biāo)是連續(xù)膨脹管最小屈服強度達(dá)到 480 690MPa，抗拉強度達(dá)到550 730MPa，延伸率25 30%，羅氏硬度 服C22。膨脹前，連續(xù)膨脹管的外徑范圍為114.3—219. lmm，壁厚范圍為 5. 21—12. 70匿。連續(xù)膨脹管的長度范圍為100m—3000m?？梢岳p繞到適當(dāng)?shù)男据S上， 以便運輸和使用?？梢愿鶕?jù)井下作業(yè)地層厚度、施工需要，截取適當(dāng)?shù)拈L度。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的連續(xù)膨脹管其管體本身是連續(xù)的，克 服了普通膨脹管施工時需要焊接或螺紋連接，以及施工后存在的連接部 位強度低和漏失技術(shù)難題，確保了膨脹后較高的強度和良好的密封完整 性；并且長度按現(xiàn)場施工時需要截取，可靠性好，現(xiàn)場使用方便。本發(fā)明的連續(xù)膨脹管可應(yīng)用于鉆井、完井、采油、修井等作業(yè)中， 既能解決井眼變徑問題，又能節(jié)約大量作業(yè)成本，更為關(guān)鍵的是本發(fā)明 解決了普通膨脹管的技術(shù)難題。
具體實施方式
實錄例l:本實施例連續(xù)膨脹管材料是ASTM A-606 4型改良型鋼。連續(xù)膨脹管材料的化學(xué)成分重量百分比如下 C: 0.10%; Si: 0.35%; Mm 0.75%; P:幼.025%; S:《0.005%; Cr: 0.60%; Ni: 0.15%; Cu: 0.2()0%; Mo: 0.21%; Fe:余量。冶煉并制造成鋼板。然后采用直縫電阻焊(ERW)制管技術(shù)制造成連 續(xù)膨脹管。在焊接制管過程中要用內(nèi)外毛刺刮屑器清除連續(xù)膨脹管內(nèi)外的焊縫 毛剌，使焊縫的內(nèi)外表面與管體表面同樣光潔，使得連續(xù)膨脹管在膨脹 后具有均勻的強度和足夠的抗漏失、抗泄露能力。清除焊縫毛刺完畢再進(jìn)行整管熱處理，熱處理方法是利用高頻感應(yīng)加熱器加熱到特定溫度898.9°C，然后進(jìn)行退火處理。達(dá)到熱處理后的指標(biāo)是連續(xù)膨脹管最小屈服強度達(dá)到482MPa，抗拉強度達(dá)到551MPa，延伸率28%，羅氏硬度服C22。膨脹前，連續(xù)膨脹管的外徑為114.3 mm，壁厚范圍為5.21mm。 根據(jù)外徑不同，連續(xù)膨脹管的長度為3000m?？梢岳p繞到適當(dāng)?shù)男据S上，以便運輸和使用。使用時根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)等相關(guān)情況截取適當(dāng)?shù)拈L度。實施例2:本實施例連續(xù)膨脹管材料是ASTM A-607改良型。 連續(xù)膨脹管材料的化學(xué)成分重量百分比如下C: 0.08%; Sh 0.13%; Mn: 0.80%; P: ^0.015%; S:幼.010%;Cr: 0.70%;Ni: 0.70%; Cu: 0.18%; Cb: 0.03%; Fe:余量。冶煉并制造成鋼板。然后采用直縫電阻焊(ERW)制管技術(shù)制造成連續(xù)膨脹管。在焊接制管過程中要用內(nèi)、外毛刺刮屑器清除連續(xù)膨脹管內(nèi)、外的 焊縫毛刺，使焊縫的內(nèi)、外表面與管體表面同樣光潔，使得連續(xù)膨脹管 在膨脹后具有均勻的強度和足夠的抗漏失、抗泄露能力。清除焊縫毛剌完畢再進(jìn)行整管熱處理，熱處理方法是利用高頻感應(yīng)加熱器加熱到特定溫度898. 9°C，然后進(jìn)行退火處理。達(dá)到熱處理后的 指標(biāo)是連續(xù)膨脹管最小屈服強度達(dá)到482MPa，抗拉強度達(dá)到551MPa，延伸率30%，羅氏硬度服C22。膨脹前，連續(xù)膨脹管的外徑為168.3mm，壁厚為8. 94mm。 根據(jù)外徑不同，連續(xù)膨脹管的長度為3000m?？梢岳p繞到適當(dāng)?shù)男据S上，以便運輸和使用。使用時根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)等相關(guān)情況截取適當(dāng)?shù)拈L度。實施例3:本實施例連續(xù)膨脹管材料是ASTM A-607 70級改良型。 連續(xù)膨脹管材料的化學(xué)成分重量百分比如下C: 0.14%; Si: 0.30%; Mn: 0.90%; P:幼.025%; S:復(fù)005 % ; Cr: 0.70%; Ni: 0.16%; V: 0.010%; Ti: 0.015%; Cu: 0.20%; Nb: 0.010%; N: 0.018%; Fe:余量。在焊接制管過程中要用內(nèi)、外毛刺刮屑器清除連續(xù)膨脹管內(nèi)、外的 焊縫毛刺，使焊縫的內(nèi)、外表面與管體表面同樣光潔，使得連續(xù)膨脹管 在膨脹后具有均勻的強度和足夠的抗漏失、抗泄露能力。清除焊縫毛刺完畢再進(jìn)行整管熱處理，熱處理方法是利用高頻感應(yīng)加熱器加熱到特定溫度89S.9。C，然后進(jìn)行退火處理。達(dá)到熱處理后的指標(biāo)是連續(xù)膨脹管最小屈服強度達(dá)到690MPa，抗拉強度達(dá)到750MPa，延伸率25%，羅氏硬度HRC28。膨脹前，連續(xù)膨脹管的外徑為219. lram，壁厚為12. 70mm。 根據(jù)外徑不同，連續(xù)膨脹管的長度為3000m。可以纏繞到適當(dāng)?shù)男据S上，以便運輸和使用。使用時根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)等相關(guān)情況截取適當(dāng)?shù)拈L度。
權(quán)利要求
1、 一種連續(xù)膨脹管，其特征是連續(xù)膨脹管材料的化學(xué)成分重量百 分比如下C: 0.08 0.14%; Si: 0. 30—0.50%; Mn: 0.70~0.90%; P:幼.025%; S:復(fù)005%; Cr: 0.57 0.70%; Mo: 125%; Ni: 0.13~0.20% ;V: 0.002-0.010%; Ti: 0.015 0.016%; Cu: 0.20 0.25%;Nb: 0.005~0.010%; Fe:余量；連續(xù)膨脹管的外徑范圍為114.3—219.1mm，壁厚范圍為5.21 — 12.70mm;連續(xù)膨脹管的長度范圍為100m—3000m。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的連續(xù)膨脹管，其特征是制造過程包括 采用直縫電阻焊(ERW)制管技術(shù)制造；在焊接制管過程中要用內(nèi)、外毛刺刮屑器清除連續(xù)膨脹管內(nèi)、外的 焊縫毛刺，焊縫的內(nèi)、外表面與管體表面同樣光潔； 清除焊縫毛刺完畢再進(jìn)行整管熱處理； 連續(xù)膨脹管纏繞到芯軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)膨脹管，其特征是所述的熱處 理方法是利用高頻感應(yīng)加熱器加熱到溫度898.9°C，然后進(jìn)行退火處 理；熱處理后的指標(biāo)是連續(xù)膨脹管最小屈服強度達(dá)到480 690MPa， 抗拉強度達(dá)到550 730MPa，延伸率25 30%，羅氏硬度HRC22。
全文摘要
一種連續(xù)膨脹管，用于石油固井或處理井下復(fù)雜事故、修井。其特征是連續(xù)膨脹管材料的化學(xué)成分如下C0.08～0.14％；Si0.30～0.50％；Mn0.70～0.90％；P≤0.025％；S≤0.005％；Cr0.57～0.70％；Mo≤0.25％；Ni0.13～0.20％；V0.002～0.010％；Ti0.015～0.016％；Cu0.20～0.25％；Nb0.005～0.010％；Fe余量；制造過程采用直縫電阻焊(ERW)制管；清除連續(xù)膨脹管內(nèi)、外的焊縫毛刺；整管熱處理；纏繞到芯軸上。效果是連續(xù)膨脹管其管體本身是連續(xù)的，克服了普通膨脹管施工時需要焊接或螺紋連接的不足，以及施工后存在的連接部位強度低和漏失技術(shù)難題，確保了膨脹后較高的強度和良好的密封完整性；并且長度根據(jù)現(xiàn)場需要截取，方便可靠。
文檔編號E21B29/00GK101144376SQ20061011298
公開日2008年3月19日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者馮耀榮, 宋生印, 龍 楊, 楊紅兵, 凱 林, 韓禮紅 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所