CN111503431A - 一种利用特种接箍的内保温管道组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用特种接箍的内保温管道组件，涉及热流体及石油采集输送管道设备技术领域，该管道组件包括管道主体、安装在所述管道主体上端的接箍主体、安装在所述管道主体下端的接头主体、安装在所述管道主体内部的内芯管，在所述管道主体和所述内芯管之间设置主保温层。本发明能用以解决用于热流体采集过程中管道用到“内保温管”时的密封、定位、固定及使用问题，其保温效果好、成本低，通过接箍主体和接头主体的配合使用，使内芯管的密封性能大大提高，组件的生产过程在工厂完成，在油田现场作业与常规油管作业的操作过程基本一样，同时整体可拆卸，便于管道加工后维护，便于材料的重复使用。

Description

一种利用特种接箍的内保温管道组件

技术领域

本发明涉及热流体及石油采集输送管道设备技术领域，具体涉及一种利用特种接箍的内保温管道组件。

背景技术

常用的传统采油方式是有杆抽油，即钢质油管通过接篐连接，而油管中用钢质抽油杆连接井底的抽油泵，井底的温度梯度大概在每100米提高3℃，加上地面基础温度，一般2000米的油井的起始液体温度在60-80℃。

通过抽油杆的上下往返运动，将井下液体提升至地面，在这个过程中由于钢管的散热作用，使得管内的液体温度逐步下降，液体中的蜡质逐步析出，到一定程度后会影响油井的正常出液。为了防止油井结蜡和清蜡，需要通过抽油杆加热、油井热洗、加化学药剂等措施，需要耗能、耗材、耗时、耗人力和费用。同时抽油杆在油管内抽动，两者间的接触摩擦，容易造成油管或者油杆的磨损。

为了解决抽油管结蜡问题，人们在不断探索，其中一个方法是在油管内做保温层(称之为“内保温管”)，以提高管内液体温度，从而减缓乃至避免油管结蜡。同样的，在对地下热水、地热蒸汽以及载热气体等存于地下、温度高于正常值的各种热流体的采集运输过程中，也需要在管道中采用同样的保温层结构来提高管内流体的温度，为了使得该内保温油管能够反复使用和便于检维修，小口径芯管放入常规油管后，其两端必须密封，即可拆卸，现有的油管接箍如图5所示，从其结构可以看出传统的接箍及接箍方式不具备对内芯管的完全密封及定位、固定的功能，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中对于内保温管及管道的连接组合至少还存在着以下问题：首先是采用“内保温管”后管道的接箍连接方式会发生变化，操作工在接头时不适应、需重新培训，组装及后续油井作业的操作方法有可能会发生变化，现场施工质量降低；其次由于管材加工精度问题，特别是采用旧油管时，尺寸和表面平整度、粗糙度都难控制，所以密封效果会受较大的影响；由于密封结构一般在油管的两端或者在接箍上，因为热胀冷缩造成的长度变化和油管在油田现场紧固作业时上下两个接箍间可能产生角度位移，同样对密封效果会有不良影响；最后是现有常见接箍的密封性、防腐蚀性能和重复使用性不高，使用成本、维护成本高。因此需要采用新的思路来解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用特种接箍的内保温管道组件，以解决用于热流体采集过程中管道用到“内保温管”时的密封、定位、固定及使用问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种利用特种接箍的内保温管道组件，该管道组件包括管道主体、安装在所述管道主体上端的接箍主体、安装在所述管道主体下端的接头主体、安装在所述管道主体内部的内芯管，在所述管道主体和所述内芯管之间设置主保温层；

所述内芯管的两端具有凸起的台阶部，在所述台阶部上开设有密封沟槽，所述密封沟槽上安装有密封圈；

所述接箍主体的内壁由两端从外到朝向中心的位置处设置有管道连接部，所述接箍主体的内壁在两个所述管道连接部之间设置有延伸部，所述延伸部内开设有一用于所述内芯管固定的定位沟槽、一用于所述内芯管端部密封的上密封面，所述延伸部在靠近与之相邻的所述管道连接部处向下凹陷形成所述定位沟槽，所述定位沟槽中安装有孔用挡圈，所述内芯管一端的台阶部安装在所述上密封面上；

所述接头主体内部从一侧到另一侧设置有内安装部、下密封面，所述内安装部上具有用于与所述管道主体下端直接连接的内螺纹，所述内芯管另一端的台阶部安装在所述下密封面上；所述接头主体的外侧设置有外安装部，所述外安装部上具有外螺纹。

进一步的，所述下密封面设置在所述内安装部的一侧并延伸至所述接头主体内部的端面，外安装部延伸至与接头主体上下密封面同一侧的端面，所述外安装部的长度小于密封面的长度。

进一步的，所述接箍主体、接头主体的材料采用钢级为J55、K55、N80、L80或P110的金属材料制得。

进一步的，所述接箍主体、接头主体的外径采用尺寸范围为30mm～300mm，所述接箍主体、接头主体的内径采用尺寸范围为25mm～250mm，所述接箍主体、接头主体的壁厚采用的尺寸范围为5mm～50mm。

进一步的，每个所述台阶部上具有两个所述密封沟槽，每个所述密封沟槽中安装有一个所述密封圈。

进一步的，所述所述密封圈形状采用“O”型或星型。

进一步的，所述主保温层和补充保温层的材料采用气凝胶毡或双组分聚氨酯。

更进一步的，所述内芯管两端的台阶部采用局部镦厚后进行金加工或采用焊接件焊接后再进行金加工处理。

进一步的，所述内芯管内部设置有内衬管。

更进一步的，所述内衬管采用超高分子量聚乙烯管材或耐热聚乙烯制得采用上述本发明技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明的技术方案是属于“内保温”结构，保温效果好、成本低；

(2)利用了特种结构的接箍主体和接头主体的配合，由于密封部位的尺寸精度和粗糙度的可控性好，使得内保温的内芯管的密封性能大大提高。如果特种结构的接箍材料使用不锈钢，那么整体的防腐蚀性能和复合管管件的重复使用性都会得到提高；

(3)采用没有内衬管的结构适用于无杆抽油和地热井；

(4)采用具有内衬管的结构是在注重保温的同时，又考虑了防偏磨和防腐蚀的问题，所以在复合管的最内层衬有超高分子量聚乙烯管等，更适用于有杆抽油，当然在无杆抽油和地热井中使用，效果会更满意；

(5)此管道组件的管道主体的保温结构和内芯管、内衬管是可以拆卸的，便于管道加工后维护，便于材料的重复使用；

(6)主保温层和补充保温层的配合使用，进一步提高保温效果。

(7)此管道组件生产过程都在工厂完成，在油田现场作业与常规油管作业的操作过程基本一样的，不影响油田对油管的常规检查，为工人的操作、后续检查提供便利性。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为本发明实施例中接箍主体的结构示意图；

图4为本发明实施例中接头主体的结构示意图；

图5为传统接箍的半剖示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-接箍主体；11-管道连接部；12-延伸部；121-定位沟槽；122-上密封面；123-定位块；2-孔用挡圈；3-内芯管；31-台阶部；311-密封沟槽；4-密封圈；5-管道主体；6-主保温层；7-补充保温层；8-接头主体；81-内安装部；82-下密封面；83-外安装部；9-内衬管。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种利用特种接箍的内保温管道组件，该管道组件用于热流体采集过程中的管道应用，该管道组件包括管道主体5、安装在管道主体5上端的接箍主体1、安装在管道主体5下端的接头主体8、安装在管道主体5内部的内芯管3，在管道主体5和内芯管3之间设置主保温层6，内芯管3的两端具有凸起的台阶部31，在台阶部31上开设有密封沟槽311，密封沟槽311上安装密封圈4，作为优选，每个台阶部31上具有两个密封沟槽311，每个密封沟槽311中安装有一个密封圈4。

在上述实施例一中，接箍主体1用于热流体采集过程中所使用管道主体5的连接及内芯管3的定位、密封，如图3所示，接箍主体1为圆柱形且具有通孔，接箍主体1的通孔内部为分段式设计，接箍主体1的内壁由两端从外到朝向中心的位置处设置有管道连接部11，该管道连接部11用于两个管道主体5之间的连接，两个管道连接部11之间互不相连，接箍主体1的内壁在两个管道连接部11之间设置有延伸部12，在延伸部12内开设有一用于内芯管3固定的定位沟槽121、一用于内芯管3端部密封的上密封面122，延伸部12在靠近与之相邻的管道连接部11处向下凹陷形成定位沟槽121，定位沟槽121中安装有孔用挡圈2，内芯管3在组合安装后通过孔用挡圈2对内芯管3进行定位固定，内芯管3一端的台阶部31安装在上密封面122上，通过密封沟槽311上的密封圈4使之密封。

上密封面122在靠近与之相邻的管道连接部11处向上具有凸起的定位块123，该定位块123能够让内芯管3在安装到该接箍主体1后进行进一步的定位连接，使内芯管3的安装更快捷、定位更精确。内芯管3安装到接箍主体1中后，由于内芯管3上具有台阶部31，能让该台阶部31在安装到位后紧靠在定位块123上，通过孔用挡圈2的配合使用，使内芯管3安装到位精准不会发生位移。

同时，在管道主体5靠近接头主体8的一端设置有覆盖在内芯管3上的补充保温层7，补充保温层7紧靠主保温层6，使保温层的覆盖范围更广，增加保温效果，主保温层6和补充保温层7的材料可以是气凝胶毡或者采用双组分聚氨酯浇灌成型和其他保温材料，采用缠绕、包覆的方式加工形成，也可以用其他塑料发泡材料等。

在上述实施例一中，接头主体8用于热流体采集过程中所使用管道主体5的连接及内芯管3的密封，如图4所示，接头主体8为圆柱形结构且具有通孔，接头主体8的通孔内部同样是分段式设计，接头主体8内部从一侧到另一侧设置有内安装部81、下密封面82，该内安装部81上具有用于与管道主体5下端直接连接的内螺纹，下密封面82设置在内安装部81的一侧并延伸至接头主体8内部的端面，内芯管3另一端的台阶部31安装在下密封面82上，通过密封沟槽311上的密封圈4使之密封；接头主体8的外侧设置有外安装部83，外安装部83延伸至与接头主体8上下密封面82同一侧的端面，该外安装部83上具有用于与管道接箍的外螺纹。

接头主体8中，内安装部81中的内螺纹与油管直接连接，内螺纹的结构和尺寸可以参照一般油管用接箍的参数，外安装部83中的外螺纹与油管接箍连接，外螺纹结构和尺寸的参数也可以参照一般油管参数，通过本接头主体8的下密封面82结构设置，将常规的密封结构直接设置在接头主体8上，同时该下密封面82延伸至接头主体8内部的端面，能够更方便、更高效得提升油管连接时的密封性能，在因为热胀冷缩造成的长度变化和油管在油田现场紧固作业时上下两个接箍间可能产生的角度位移的情况下依旧能够对油管、芯管进行良好的连接、密封。

在上述实施例一中，为了能够更好得进行油管与管道、管道与芯管之间的连接，让管道组件在加工、组装过程中更方便，外安装部83延伸至与接头主体8上与下密封面82同一侧的端面，同时，外安装部83的长度小于下密封面82的长度。

在本发明实施例一中，接箍主体1、接头主体8的材料可以采用现行标准中所有允许使用的金属材料制得，可采用钢级为J55、K55、N80、L80、P110等。

此外，在本发明所提供的实施例一中，接箍主体1、接头主体8的外径可采用尺寸范围为30mm～300mm，接箍主体1、接头主体8的内径可采用尺寸范围为25mm～250mm，其中接箍主体1、接头主体8的壁厚采用的尺寸范围为5mm～50mm，因此本发明实施例一的接箍主体1、特种接头的基本尺寸可以采用现行标准中的尺寸，长度根据小口径钢管进行设计，或者根据用户要求进行专门设计、制造，需要加强就根据加强设计标准来进行设计，作为优选，接箍主体1、接头主体8的外径为141.3mm或73mm，其余尺寸可采用现行标准中的尺寸。让接箍主体1、特种接头保留了一般接头的连接方法，让接箍主体1、特种接头既能用于旧油管的改造、连接，也能用于新设计的油管连接，避免由于管材加工精度问题，特别是采用旧油管时，尺寸和表面平整度、粗糙度都难控制，使密封效果会受较大的影响。而采用本发明实施例一的特种接头，在接箍主体1、接头主体8中进行密封，那么接箍主体1、接头主体8的尺寸精度、粗糙度等都容易掌控，即使有问题时需要更换、修复都很方便。

在本发明实施例一中，内芯管3作为内承压管，需要承担内压，因此内芯管3的材料采用高强度钢管或特种超高管材制得，内芯管3两端的台阶部31可以采用局部镦厚后进行金加工，也可以采用焊接件焊接后再进行金加工处理。

在本发明实施例一中，密封圈4可以采用橡胶密封圈4，密封圈4的形状可以采用“O”型或星型，但是本发明并不以此为限。

实施例二

本发明还公开了实施例二，除了具有与实施例一相同的管道主体5、接箍主体1、接头主体8、内芯管3、主保温层6等结构外，如图2所示，在实施例二中还具有设置在内芯管3内部的内衬管9，使用内衬管9是看采油机或地热流体采集设备是否有进一步的保温、防偏磨、防腐蚀的需求，为了进一步提高保温、防偏磨、防腐蚀性能，内衬管9采用超高分子量聚乙烯管材、耐热聚乙烯或其他聚乙烯管材，该内衬管9通过缩径技术衬入内芯管3内后再采用端口处理技术处理，将内衬管9分别嵌入内芯管3两端，防止窜管。

在实施例一中，一般将接箍主体1、接头主体8、内芯管3、主保温层6、密封圈4称为管道组件中的“组合内芯”；同样的，在实施例二中，一般将接箍主体1、接头主体8、内芯管3、主保温层6、密封圈4和内衬管9称为管道组件中的“组合内芯”。

下面对实施例一和实施例二中管道组件的制作过程做出说明，制作流程可参考如下：

(1)、接箍主体1、接头主体8这两种特种接箍由专业加工厂按图制作；

(2)、按标准要求要求采购密封圈4、孔用挡圈2及管道主体5；

(3)、按要求采购主保温层6和补充保温层7，气凝胶毡及其他塑料发泡板材按要求在工厂裁剪、包覆，若采用聚氨酯自己发泡，可以在工厂完成；

(4)、按要求采购符合强度要求的内芯管3，并在管材的两端镦厚、加工。若采用焊接件组合的，在工厂焊接时必须采取措施保证材料的变形量在要求的范围内，两端的密封部位保证同心度在要求的范围内；

(5)、将接箍主体1按要求紧固在管道主体5上；

(6)、按照“组合内芯”的结构进行组合，补充保温层7和位于接头主体8一端的密封圈4先不安装，将该组合从接箍主体1端塞入管道主体5内，然后安装孔用挡圈2；

(7)、安装件补充保温层7，然后安装位于接头主体8一端的密封圈4，最后安装接头主体8，按要求紧固。

以上完成实施例一的制作，若需要采用实施例二的结构，内衬管9放入内芯管3这一过程需要在在专门的加工设备上完成。

应说明的是，以上制作流程说明是为了方便本领域技术人员实施本发明，不应视为对本发明技术方案的限制。

通过以上实施例的应用，本发明的一种利用特种接箍的内保温管道组件具有以下优点：

(1)本发明的技术方案是属于“内保温”结构，保温效果好、成本低；

(2)利用了特种结构的接箍主体1和接头主体8的配合使用，由于密封部位的尺寸精度和粗糙度的可控性好，使得内保温的内芯管3的密封性能大大提高。如果特种结构的接箍材料使用不锈钢，那么整体的防腐蚀性能和复合管管件的重复使用性都会得到提高；

(3)采用实施例一的“基本结构”型的适用于无杆抽油和地热井；

(4)采用实施例二的“扩展结构”是在注重保温的同时，又考虑了防偏磨和防腐蚀的问题，所以在复合管的最内层衬有超高分子量聚乙烯管等，更适用于有杆抽油，当然在无杆抽油和地热井中使用，效果会更满意；

(5)此管道组件的管道主体5的保温结构和内芯管3、内衬管9是可以拆卸的，便于管道加工后维护，便于材料的重复使用；

(6)主保温层6和补充保温层7的配合使用，进一步提高保温效果。

(7)此管道组件生产过程都在工厂完成，在油田现场作业与常规油管作业的操作过程基本一样的，不影响油田对油管的常规检查。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于，包括管道主体、安装在所述管道主体上端的接箍主体、安装在所述管道主体下端的接头主体、安装在所述管道主体内部的内芯管，在所述管道主体和所述内芯管之间设置主保温层；

所述内芯管的两端具有凸起的台阶部，在所述台阶部上开设有密封沟槽，所述密封沟槽上安装有密封圈；

所述接箍主体的内壁由两端从外到朝向中心的位置处设置有管道连接部，所述接箍主体的内壁在两个所述管道连接部之间设置有延伸部，所述延伸部内开设有一用于所述内芯管固定的定位沟槽、一用于所述内芯管端部密封的上密封面，所述延伸部在靠近与之相邻的所述管道连接部处向下凹陷形成所述定位沟槽，所述定位沟槽中安装有孔用挡圈，所述内芯管一端的台阶部安装在所述上密封面上；

所述接头主体内部从一侧到另一侧设置有内安装部、下密封面，所述内安装部上具有用于与所述管道主体下端直接连接的内螺纹，所述内芯管另一端的台阶部安装在所述下密封面上；所述接头主体的外侧设置有外安装部，所述外安装部上具有外螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述下密封面设置在所述内安装部的一侧并延伸至所述接头主体内部的端面，外安装部延伸至与接头主体上下密封面同一侧的端面，所述外安装部的长度小于密封面的长度。

3.根据权利要求1所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述接箍主体、接头主体的材料采用钢级为J55、K55、N80、L80或P110的金属材料制得。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述接箍主体、接头主体的外径采用尺寸范围为30mm～300mm，所述接箍主体、接头主体的内径采用尺寸范围为25mm～250mm，所述接箍主体、接头主体的壁厚采用的尺寸范围为5mm～50mm。

5.根据权利要求4所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：每个所述台阶部上具有两个所述密封沟槽，每个所述密封沟槽中安装有一个所述密封圈。

6.根据权利要求5所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述所述密封圈形状采用“O”型或星型。

7.根据权利要求5所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述主保温层和补充保温层的材料采用气凝胶毡或双组分聚氨酯。

8.根据权利要求7所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述内芯管两端的台阶部采用局部镦厚后进行金加工或采用焊接件焊接后再进行金加工处理。

9.根据权利要求1所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述内芯管内部设置有内衬管。

10.根据权利要求9所述的一种利用特种接箍的内保温管道组件，其特征在于：所述内衬管采用超高分子量聚乙烯管材或耐热聚乙烯制得。

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