CN109630034A - 具有阻氢渗涂层的隔热油管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有阻氢渗涂层的隔热油管及其制造方法，属于石油天然气钻采装备领域。所述的隔热油管，包括外管、内管和隔热材料，内管与外管套接，内管包括管体和覆于管体外表面的锌涂层，内管与外管之间具有真空腔，隔热材料设置在内管的外壁上；制造方法包括以下步骤：1)内管两端加厚；2)内管外壁涂镀锌涂层；3)内管在300‑400℃之间保温1‑2h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；6)外管两端加工螺纹。本发明制备的隔热油管隔热性能好、隔热寿命长、工作性能优良；其制造方法，科学合理、简单易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有阻氢渗涂层的隔热油管及其制造方法，属于石油天然气钻采装备领域。
背景技术
随着常规石油资源的衰竭，重油资源将是未来原油生产的重要接替战场，重油的开采必须用隔热油套管进行井筒隔热。目前的隔热油套管均依据或参照中国专利(申请号97115719.7)公开的一种《真空隔热油套管及其制造工艺》进行生产，产品由接箍、隔热衬套、外管、内管、隔热层、扶正块、吸氢剂等组成。该种工艺生产的隔热油套管通过将内管和外管之间的环空抽真空的方式降低对流传热速度，大大提高了隔热油套管的隔热性能。
但是，这种隔热性能良好的隔热油套管在应用过程中，随着注汽周期和注汽时间的增加，隔热油套管的隔热效果迅速降低，造成隔热油管报废和稠油热采效率的降低。提高隔热油管的隔热寿命成为降低稠油热采成本的关键问题。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种隔热性能好、隔热寿命长、工作性能优良的具有阻氢渗涂层的隔热油管；本发明还提供其制造方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管，包括外管、内管和隔热材料，内管与外管套接，内管包括管体和覆于管体外表面的锌涂层，内管与外管之间具有真空腔，隔热材料设置在内管的外壁上。
其中：
所述的锌涂层的厚度为100-150μm。
优选地，所述的锌涂层的厚度为100μm。
本发明所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的制造方法，采用以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)内管外壁涂镀锌涂层；
3)内管在300-400℃之间保温1-2h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)外管两端加工螺纹。
步骤1)中，内管两端加厚，便于步骤4)的内管和外管套装及焊接。加厚量是外管内直径与内管外直径之差的二分之一。
步骤2)中，锌涂层通过电弧热喷涂法制备。
所述的电弧热喷涂的载气采用氮气或氩气中的一种或两者的混合气体，气体的压力为0.6-0.8MPa。
预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空后，即形成真空腔。
本发明的原理：
经多年研究和分析，造成隔热油管的隔热效果迅速降低的原因，是因高温水蒸气和稠油井液介质与隔热油管管体的接触，会产生大量的H原子。在高温高压的环境下，H原子会快速的穿透隔热油管的内管渗透到内管和外管之间的环空中形成氢气，造成环空中的真空度降低且氢气的导热系数极高，从而使隔热油管的隔热效果明显降低，造成隔热油管的报废和稠油热采效率的降低。通过在内管的外表面制备锌涂层，并经300-400℃之间加热保温处理提高锌涂层的致密度，从而起到阻隔氢原子渗透到内外管环空中的作用。
本发明的具有阻氢渗涂层的隔热油管，在使用时，隔热油管的外管与接箍相连接与并密封构成隔热油管柱，用于稠油开采。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在隔热油管的内管外表面制备氢渗阻隔层，从而延缓和阻止了氢向隔热油管内外管环空的扩散渗透，使隔热油管的隔热效果可以保持更长的时间，延长隔热油管的使用寿命，从而大大降低稠油开采的成本。
2、本发明所述的制造方法，科学合理、简单易行。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明隔热油管的使用状态示意图；
图中：1、外管；2、内管；3、隔热材料；4、锌涂层；5、真空腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：
实施例1
如图1所示，所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管，包括外管1、内管2和隔热材料3，内管2与外管1套接，内管2包括管体和覆于管体外表面的锌涂层4，内管2与外管1之间具有真空腔5，隔热材料3设置在内管2的外壁上。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)通过电弧热喷涂法在内管的外壁制备100μm锌涂层；
3)内管在300℃保温2h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)在外管两端加工螺纹。
其中，电弧热喷涂法制备锌涂层时，电弧喷涂的载气采用氮气，气体的压力为0.6MPa。
实施例2
所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的结构同实施例1。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)通过电弧热喷涂法在内管的外壁制备120μm锌涂层；
3)内管在330℃保温1.5h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)在外管两端加工螺纹。
其中，电弧热喷涂法制备锌涂层时，电弧喷涂的载气采用氩气，气体的压力为0.8MPa。
实施例3
所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的结构同实施例1。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)通过电弧热喷涂法在内管的外壁制备150μm锌涂层；
3)内管在350℃保温1.5h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)在外管两端加工螺纹。
其中，电弧热喷涂法制备锌涂层时，电弧喷涂的载气采用氮气和氩气的混合气体，气体的压力为0.7MPa。
实施例4
所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的结构同实施例1。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)通过电弧热喷涂法在内管的外壁制备130μm锌涂层；
3)内管在370℃保温1.5h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)在外管两端加工螺纹。
其中，电弧热喷涂法制备锌涂层时，电弧喷涂的载气采用氮气，气体的压力为0.6MPa。
实施例5
所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的结构同实施例1。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)通过电弧热喷涂法在内管的外壁制备140μm锌涂层；
3)内管在400℃保温1h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)在外管两端加工螺纹。
其中，电弧热喷涂法制备锌涂层时，电弧喷涂的载气采用氮气，气体的压力为0.6MPa。
对比例1
所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的结构同实施例1。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)通过电弧热喷涂法在内管的外壁制备130μm锌涂层，在内管外表面包扎隔热材料；
3)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
4)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
5)在外管两端加工螺纹。
其中，电弧热喷涂法制备锌涂层时，电弧喷涂的载气采用氮气，气体的压力为0.6MPa。
对比例2
所述的隔热油管，内管的管体外表面没有锌涂层，其余同实施例1。
其制造方法，包括以下步骤：
1)内管两端加厚，在内管外表面包扎隔热材料；
2)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
3)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
4)在外管两端加工螺纹。
本发明制备的隔热油管和对比例隔热油管应用于蒸汽驱井，使用两年后，按SY/T5324标准测定隔热油管的视导热系数。使用前、后隔热油管的视导热系数见表1。可见，本发明隔热油管良好的隔热性能，可以保持更长的时间。对比例1有锌涂层，但由于没有经过300-400℃表面氧化处理，阻氢渗效果差，对比例2没有阻氢渗锌涂层，隔热性能在使用两年后明显降低。
表1隔热油管的隔热性能
Claims (6)
1.一种具有阻氢渗涂层的隔热油管，包括外管(1)、内管(2)和隔热材料(3)，内管(2)与外管(1)套接，其特征在于：内管(2)包括管体和覆于管体外表面的锌涂层(4)，内管(2)与外管(1)之间具有真空腔(5)，隔热材料(3)设置在内管(2)的外壁上。
2.根据权利要求1所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管，其特征在于：所述的锌涂层(4)的厚度为100-150μm。
3.根据权利要求1所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管，其特征在于：所述的锌涂层(4)的厚度为100μm。
4.一种权利要求1-3任一所述的具有阻氢渗涂层的隔热油管的制造方法，其特征在于：采用以下步骤：
1)内管两端加厚；
2)内管外壁涂镀锌涂层；
3)内管在300-400℃之间保温1-2h，空冷，在内管外表面包扎隔热材料；
4)内管和外管套装及焊接，得到预应力隔热油管；
5)将预应力隔热油管的内管和外管之间的环空抽真空并密封；
6)外管两端加工螺纹。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：步骤2)中，锌涂层通过电弧热喷涂法制备。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述的电弧热喷涂的载气采用氮气或氩气中的一种或两者以任意比例的混合气体，气体的压力为0.6-0.8MPa。
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